JP2004325494A

JP2004325494A - Stereoscopic picture display method and device

Info

Publication number: JP2004325494A
Application number: JP2003115766A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kobayashi; 正典小林; Toshiaki Tokita; 才明鴇田; Yumi Matsuki; ゆみ松木; Hiroyuki Sugimoto; 浩之杉本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: JP4252352B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To display a stereoscopic image having good resolution in the right-and-left direction without lowering the light utilization efficiency. <P>SOLUTION: An image for a left eye divided to thin strip-shaped pixels for a left eye L1 or the like and an image for a right eye divided to thin strip-shaped pixels for a right eye R1 or the like are displayed on an image display means 10 so that the pixels for the left eye and the pixels for the right eye are alternately arrayed in the right-and-left direction. The stereoscopic image is visually observed by visually confirming the image for the left eye only with a left eye EL and also visually confirming the image for the right eye only with a right eye ER by using a left-and-right images separation means 12 arranged on the front side of the picture display means. The stereoscopic image visually observed is made a high-resolution picture by deflecting the light passing through the separation means 12 by using a light deflecting means 14 in synchronism with the shift of the picture while vibratingly shifting the image displayed on the display means 10 by as much as one pixel. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、立体画像表示方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
視覚における「立体感」は、観察対象物の「右目における像」と「左目における像」とが「両眼視差」により異なることに由来する。
【０００３】
立体像を表示する技術として、ストライプ化光源、パララックスバリア、レンチキュラーレンズアレイ等を用いて両眼視差を有する画像をそれぞれ左右の目に分離して視認させる方法が知られている（特許文献１、２、３）。
【０００４】
即ち、ストライプ状バリア（ストライプ化光源）、レンチキュラーレンズアレイ等により、表示画面を左右の画像に分離し、右目と左目のそれぞれに右目用画像、左目用画像を視認させ、両眼視差により観測者に立体像を視認させる。
【０００５】
これらの方法では、左目用画像と右目用画像を「表示素子上にストライプ状に分割して表示する」ため左右方向の解像度が低下する傾向があり、解像度を向上させようとすると立体画像表示装置の大型化を招来し易い。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１８１４２９号公報
【特許文献２】
特開平５−２３２４３５号公報
【特許文献３】
特許第２９０８３００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、左右方向の解像度の高い立体画像を表示する立体画像表示方法および装置の実現を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の立体画像表示方法は「個々が細幅短冊状である左目用画素に分割された左目用画像と、個々が細幅短冊状である右目用画素に分割された右目用画像を、左目用画素と右目用画素が、幅方向である左右方向へ交互に配列するようにして画像表示手段に表示し、この画像表示手段の手前側に配置した左右画像分離手段により、左目用画像を左目のみに視認させると共に右目用画像を右目のみに視認させることにより、立体画像を視認させる立体画像表示方法」であって、以下の特徴を有する（請求項１）。
【０００９】
即ち、画像表示手段に表示する画像を左右方向に１画素分、振動的にシフトさせる。そして、左右画像分離手段を通過した光を、光偏向手段により、上記画像の振動的なシフトに同期させて左右方向に偏向させることにより、視認させる立体画像を高精細化する。
【００１０】
若干補足する。
この明細書中において「左右方向」は、観察者が立体画像を観察するときに観察者にとっての左右方向を謂い、「上下方向」は、観察者が立体画像を観察する状態で表示画像の上下方向に対応する方向を言う。
【００１１】
「左目用画像」は、立体画像を表示するために左目に視認させる画像である。
「右目用画像」は、立体画像を表示するために右目に視認さする画像である。
右目用画像と左目用画像とは、両眼視差に応じて互いに微妙に異なる。
【００１２】
上記左目用画像、右目用画像はそれぞれ、左右方向を幅方向とする「細幅短冊状」に分割されている。
「左目用画素」は、左目用画像を細幅短冊状に分割した個々の細幅短冊状部分を言う。
「右目用画素」は、右目用画像を細幅短冊状に分割した個々の細幅短冊状部分を言う。
【００１３】
左目用画素と右目用画素とは、左右方向へ交互に配列するようにして画像表示手段に表示される。即ち、左目用画素・右目用画素の長手方向は上下方向であり、これら各画素は左右方向に交互に表示される。
この発明の立体画像表示装置は、上記請求項１記載の立体画像表示方法を実施する装置であって、画像表示手段と、左右画像分離手段と、画像シフト手段と、光偏向手段とを有する。
【００１４】
「画像表示手段」は、個々が細幅短冊状である左目用画素に分割された左目用画像と、個々が細幅短冊状である右目用画素に分割された右目用画像を、左目用画素と右目用画素が、幅方向である左右方向へ交互に配列するようにして表示する手段である。
画像表示手段としては、例えば「液晶パネル」等を用いることができる。
【００１５】
「左右画像分離手段」は、画像表示手段の手前側（観察者から見て手前側）に配置され、観察者の右目に対して右目用画素のみを視認させ、左目に対して左目用画素のみを視認させる。
【００１６】
従って、画像表示手段に表示された画像を、左右画像分離手段を介して観察者が観察すると、観察者の右目には「右目用画素」のみが見え、左目には「左目用画素」のみが見える。右目用画素の集合は右目用画像を構成し、左目用画素の集合は左目用画像を構成するから、観察者は、右目により右目用画像、左目により左目用画像を視認することになるが、これら画像は両眼視差に応じて異なっているから、観察者は「立体画像」を視認することになる。
【００１７】
「画像シフト手段」は、光偏向手段による光偏向に同期して、画像表示手段に表示する画像を１画素分、振動的にシフトさせる手段である。上記「振動的なシフト」は、画像の表示位置が空間的に左右方向へシフトすることであり、機械的手段により行うことも可能であるが、後述する実施の各形態のように「電気信号の切り換え」により好適に行うことができる。
「光偏向手段」は、左右画像分離手段を通過した光を、画像シフト手段による画像のシフトに同期させて左右方向に振動的に偏向させる手段である。
【００１８】
例えば、画像表示手段として液晶パネルを用いる場合であれば、画像シフト手段は、液晶パネルに表示される画像（右目用画素と左目用画素とが左右方向へ互い違いに表示された画像）を、左右方向へ１画素分ずらす電気的な手段である。
なお、この場合、右（左）目用画素は「液晶パネルにおける液晶画素の上下方向の配列」により表示される。
【００１９】
請求項２記載の立体画像表示装置における「光偏向手段」としては、種々のものが利用可能である（請求項２〜７）。
即ち「光偏向手段」は、所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板と、これら基板間に保持されるキラルスメクチックＣ相を形成する液晶層と、１対の基板の少なくとも一方における内側表面に形成された垂直配向膜と、液晶層に対して基板表面に略平行な方向に電界を印加可能に配置した２以上の電極とを有する光偏向素子と、上記電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを有する構成とすることができる（請求項３）。
【００２０】
「光偏向手段」はまた、所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板と、これら基板間に保持されるネマチック相を形成する液晶層と、１対の基板の液晶層側に形成された配向膜と、１対の基板に各々設けられ、少なくとも一方の基板の側は「交指状の櫛歯構造」である１対の電極とを有する光偏向素子と、隣接する櫛歯電極間で電界の強さが変化するように電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを有する構成とすることもできる（請求項４）。
【００２１】
「光偏向手段」はまた、所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板と、これら基板間に保持されるキラルスメクチックＣ相またはネマチック相よりなる液晶層と、１対の基板の液晶層側に形成された配向膜と、液晶層に電圧を印加可能に配置した２以上の電極とを有する光偏向素子と、上記電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、１対の基板の少なくとも一方は、液晶層側の面が光偏向方向に対応して傾斜している鋸歯形状部を有する構成とすることができる（請求項５）。この場合において「鋸歯形状部の周期が左右画像分離手段における画像分離の周期に対応する」構成とすることが好ましい（請求項６）。
【００２２】
「光偏向手段」はまた、所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板と、これら基板間に挟まれたネマチック相よりなる液晶層と、１対の基板の液晶層側に形成された配向膜と、液晶層に電圧を印加可能に配置した２以上の電極とを有する光偏向素子と、電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを有し、上記電極が、電圧印加によって液晶層に「勾配をもった屈折率分布」が形成されるように、少なくとも一方の基板に短冊状に形成され、その短冊間が高電気抵抗の抵抗体により接続されている構成とすることもできる（請求項７）。
【００２３】
請求項２〜７の任意の１に記載の立体画像表示装置における左右画像分離手段は「レンチキュラーレンズを左右方向へアレイ配列した構成のもの」とすることができる（請求項８）。左右画像分離手段としてはまた、後述する実施の形態におけるように「細幅短冊状の光透過部と遮光部とを、幅方向である左右方向へ交互に配列してなり、左目用画像を右目に対して遮蔽すると共に、右目用画像を左目に対して遮蔽する」構成のものを用いることができる。
【００２４】
請求項２〜８の任意の１に記載の立体画像表示装置は「左目用画像および右目用画像それぞれの１フレームを２分割し、分割された各画像を１画素分ずつシフトさせて表示する」ことにより立体画像を表示することができる（請求項９）。
請求項２〜９の任意の１に記載の立体画像表示装置における画像表示手段として「直視型の液晶パネル」を好適に使用することができる（請求項１０）。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）において、符号１０は画像表示手段、符号１２は左右画像分離手段、符号１４は光偏向手段、符号ＥＬは観察者の左目、符号ＥＲは観察者の右目を示す。
【００２６】
画像表示手段１０は、例えば「直視型の液晶パネル」であり、図示されない光源からの光を図の下方から照射される。画像表示手段１０には、左目用画像と右目用画像とが表示されるが、これら画像はそれぞれ「細幅短冊状」の左目用画素、右目用画素に分割され、図面に直交する方向を長手方向として表示される。
【００２７】
図１（ａ）において、符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は左目用画素を示し、符号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は右目用画素を示す。これら左目用画素・右目用画素は、勿論、図の左右方向に多数の画素が表示されるのであり、図１（ａ）は、これら多数の画素の一部のみを示している。左目用画素Ｌ１等と、右目用画素Ｒ１等は、左右方向へ交互となるように表示される。
【００２８】
観察者側から見て、画像表示手段１０の手前側には、左右画像分離手段１２が配設され、その手前側にさらに光偏向手段１４が配置されている。
左右画像分離手段１２は「細幅短冊状の光透過部と遮光部（図面に直交する方向が長手方向である）とを、幅方向である左右方向へ交互に配列してなり、左目用画像を右目に対して遮蔽すると共に、右目用画像を左目に対して遮蔽する」構成のものである。
図１（ａ）の状態においては、光偏向手段１４は光の偏向を行っていない。従って、画像表示手段１０側から「左右画像分離手段１２の光透過部」を通過した光は光偏向手段１４を「素通り」して観察者に観察される。
【００２９】
図１（ａ）の状態においては、画像表示手段１０に表示された右目用画素Ｒ１等からの光は、左右画像分離手段１２の光透過部を介して観察者の右目ＥＲに到達するが、左目用画素Ｌ１等からの光は左右画像分離手段１２の遮光部に遮られて右目ＥＲに到達しない。画像表示手段１０に表示された左目用画素Ｌ１等からの光は、左右画像分離手段１２の光透過部を介して観察者の左目ＥＬに到達するが、右目用画素Ｒ１等からの光は左右画像分離手段１２の遮光部に遮られて左目ＥＬに到達しない。
【００３０】
即ち、図１（ａ）の状態においては、左右画像分離手段１２は、左目用画像を右目ＥＲに対して遮蔽すると共に右目用画像を左目ＥＬに対して遮蔽する。
従ってこのとき、観察者の右目ＥＲが視認する画像は、図１（ｃ）に示すように、画像表示手段１０に表示された右目用画素Ｒ１等により構成される「右目用画像（図１（Ｃ）上図）」であり、観察者の左目ＥＬが視認する画像は、画像表示手段１０に表示された左目用画素Ｌ１等により構成される「左目用画像（図１（ｃ）下図）」である。
【００３１】
このように、観察者は右目ＥＲにより右目用画像を、左目ＥＬにより左目用画像を視認し、これら画像に対する両眼視差により立体画像を観察する。
【００３２】
以上が、立体画像表示の原理的な説明であるが、図１（ａ）の状態において、観察者が視認する右眼用画像・左目用画像は共に、画像表示手段の画像表示領域からするとその５０％が間引かれた画像（図１（ｃ）参照）であり、このため観察する立体画像は精細度（左右方向の解像度）が低い。
【００３３】
図１（ｂ）は、画像表示手段１０に、左目用画素Ｌ１’等による左目用画像と、右目用画素Ｒ１’等による右目用画像が表示されている状態を示している。ここで注意すべきは、右目用画像・左目用画像の表示において、右目用画素・左目用画素の表示位置が「左右方向において１画素分ずれている」ことである。
【００３４】
即ち、右目用画素Ｒ１’等は図１（ａ）において左目用画素Ｌ１等が表示されていた画素位置に表示され、左目用画素Ｌ１’等は、図１（ａ）において右目用画素Ｒ１等が表示されていた画素位置に表示されている。
【００３５】
従って、図１（ａ）における如く、光偏向手段１４による光の偏向を行わずに「画像表示手段１０側から左右画像分離手段１２の光透過部を通過した光を、素通りさせる」と、観察者の右目ＥＲは左目用画素Ｌ１’等による左目用画像を視認し、左目ＥＬは右目用画素Ｒ１’等による右目用画像を視認する。この場合には、左右の目が視認する画像相互が「両眼視差」を反映しないので、観察者は立体画像を観察できない。
【００３６】
しかしながら、画像表示手段１０側から左右画像分離手段１２を通過した光束ＦＲ、ＦＬを、光偏向手段１４により図の左方向へ偏向させ、光束ＦＲが観察者の右目ＥＲに到達し、光束ＦＬが左目ＥＬに到達するようにすると、右目ＥＲは右目用画素Ｒ１’等による右目用画像（図１（ｄ）上図）を視認し、左目ＥＬは左目用画素Ｌ１’等による左目用画像（図１（ｄ）下図）を視認することになり、観察者は立体画像を観察できる。
【００３７】
画像表示手段１０への画像の表示を、図１（ａ）の状態と（ｂ）の状態とに高速で切換え、画像表示の切換えに同期して光偏向手段１４により光を左右に偏向させ、図１（ａ）に示す状態と（ｂ）に示す状態とを高速で交互に切換える。
【００３８】
すると、観察者が観察する画像は、図１（ｅ）に示す如く、右目用画素Ｒ１，Ｒ１’等により構成される右目用画像（右目用画素Ｒ１等による画像と右目用画像Ｒ１’等による画像とが相互の残像として合成される。）ＩＲと、左目用画素Ｌ１、Ｌ１’等による左目用画像（左目用画素Ｌ１等による画像と左目用画像Ｌ１’等による画像とが相互の残像として合成される。）ＩＬとなり、これら画像は画像表手段の画像表示領域を１００％使用しているため精細度が高い。
【００３９】
このようにして、観察者は精細度の高い立体画像を観察できる。
【００４０】
図１に即して説明した「立体画像表示方法」は、個々が細幅短冊状である左目用画素に分割された左目用画像と、個々が細幅短冊状である右目用画素に分割された右目用画像を、左目用画素Ｌ１等と右目用画素Ｒ１等が、幅方向である左右方向へ交互に配列するようにして画像表示手段１０に表示し、この画像表示手段１０の手前側に配置した左右画像分離手段１２により、左目用画像を左目のみに視認させると共に右目用画像を右目のみに視認させることにより、立体画像を視認させる立体画像表示方法において、画像表示手段１０に表示する画像を左右方向に１画素分、振動的にシフトさせ、左右画像分離手段１２を通過した光を、光偏向手段１４により、画像の振動的なシフトに同期させて左右方向へ偏向させることにより、視認させる立体画像を高精細化する立体画像表示方法（請求項１）である。
【００４１】
また、図１に示した立体画像表示装置は、請求項１記載の立体画像表示方法を実施する装置であって、個々が細幅短冊状である左目用画素Ｌ１等に分割された左目用画像と、個々が細幅短冊状である右目用画素Ｒ１等に分割された右目用画像を、左目用画素と右目用画素が、幅方向である左右方向へ交互に配列するようにして表示する画像表示手段１０と、画像表示手段１０の手前側に配置され、観察者の右目ＥＲに対して右目用画素Ｒ１等のみを視認させ、左目ＥＬに対して左目用画素Ｌ１等のみを視認させる左右画像分離手段１２と、画像表示手段１０に表示する画像を１画素分、振動的にシフトさせる画像シフト手段（図示されず）と、左右画像分離手段１２を通過した光を、画像シフト手段による画像のシフトに同期させて左右方向に振動的に偏向させる光偏向手段１４とを有する（請求項２）。
【００４２】
なお、図１（ｂ）において、光偏向手段１４による光の偏向角が大きく描かれているが、これは、画像表示手段１０、左右画像分離手段１２、光偏向手段と、左右の目ＥＲ、ＥＬの位置関係を正確に図示できないことに起因している。
【００４３】
実際の立体画像表示装置では、観察者の目は光偏向手段１４から十分離れているため、光偏向手段１４による光の偏向角は微小で良く、偏向の態様も、光の向きを変化させる場合のみならず、光を微小距離平行移動させるような偏向態様でも良い。
【００４４】
以下には、図１に符号１４で示した「光偏向手段」の実施の形態と、具体的な実施例とを説明する。
光偏向手段の実施の１形態を図２に即して説明する。
光偏向素子１は上面図（ａ）に示すように、互いに平行に対向する透明な１対の基板２、３の少なくとも一方、この例では基板２の内面側に垂直配向膜４が形成され、垂直配向膜４と基板３の間に「キラルスメクチックＣ相を形成可能」な液晶層５が充填されている。
【００４５】
また正面図（ｂ）に示すように、目的とする光偏向方向に対応させて設けられた１対の電極６ａ、６ｂが、これらの間に電圧を印加する電圧印加手段としての電源７に接続されている。基板６ａ、６ｂの間隔を規制するスペーサを別途設けても良いが、図２の例では上面図（ａ）に示すように、電極６ａ、５ｂがスペーサを兼ね、透過光の光路と重ならない位置で液晶層５の「液晶回転軸に対して略直交する方向」に電界ベクトル（矢印で示す）が向くようになっている。
【００４６】
入射光は、電極６ａ、６ｂにより形成される電界の向に応じて偏向され、第１出射光あるいは第２出射光の何れかの光路をとれる。
【００４７】
液晶層５を構成する「キラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶材料」の分子構造は、主鎖、スペーサ、骨格、結合部、キラル部などよりなり、「主鎖構造」としてはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリオキシエチレンなどが利用可能である。「スペーサ」は、分子回転を担う骨格、結合部、キラル部を主鎖と結合させるためのもので「適当な長さのメチレン鎖」等が選ばれる。キラル部と「ビフェニル構造など剛直な骨格」とを結合する結合部には「−ＣＯＯ−結合」等が選ばれる。
【００４８】
強誘電性の液晶層５は垂直配向膜４により「分子螺旋回転の回転軸」が基板２、３の面に垂直に向いた所謂「ホメオトロピック配向」をなす。
ホメオトロピック配向のための配向法としては、従来行われている「ずり応力法、磁場配向法、温度勾配法、ＳｉＯ斜蒸着法、光配向法」等を適宜に利用できる（例えば、竹添、福田「強誘電性液晶の構造と物性」コロナ社、Ｐ２３５）。
【００４９】
図３（ａ）は、図２に示した光偏向手段１における「液晶分子の配向状態」を模式的に示している。電極６ａ、６ｂにより印加される電圧による電界は、Ｙ方向に発生する。電界の向きは「目的とする光の偏向方向（前記第１出射光、第２出射光の何れの光路をとるか）」に応じ、電源７により切換えられる。
【００５０】
光偏向素子１への入射光は、図３のＺ方向を偏光方向とする直線偏光であり、スペーサを兼ねた電極６ａ、６ｂは、偏光方向に対して電界の方向（Ｙ方向）が直交するように対向配置される。図示されていないが、電極６ａ、６ｂからの漏洩電界が「光偏向素子１の周辺機器」に悪影響を及ぼさないように電磁シールドを設けることが好ましい。
【００５１】
図３（ａ）において、液晶層５内のＸＺ断面において、液晶ダイレクタ８は、電界の向きにより、図３（ｃ）に示す「第１の配向状態」と「第２の配向状態」の何れかの状態をとって分布する。図３（ｂ）に示すように、液晶ダイレクタ８はチルト角：θによる「仮想的なコーン形状」に沿うて回転可能である。
【００５２】
図３（ａ）に示すように、液晶分子の自発分極：Ｐｓが正で、Ｙ軸の正の向きに電界Ｅがかかっていると、液晶ダイレクタ８は、液晶回転軸が略基板に垂直な方向であるためＸＺ面内にある。液晶分子の長軸方向の屈折率を「ｎｅ」、短軸方向の屈折率を「ｎｏ」とする。
【００５３】
「Ｙ軸方向に直線偏光した入射光」が、Ｘ軸の正の向きに進むと、液晶層５内では「常光」として屈折率：ｎｏを受けて直進し、図３（ｂ）の光路：ａを伝搬し、光偏向を受けない。
【００５４】
「Ｚ軸方向に直線偏光した入射光」が、Ｘ軸の正の向きに進むときは、入射方向の屈折率は液晶ダイレクタ８の向きと屈折率：ｎｏ、ｎｅの両者から求められ周知の如く「屈折率：ｎｏ、ｎｅを主軸に持つ屈折率楕円体において、楕円体中心を通過する光の方向との関係」から求められる。
【００５５】
上記「Ｚ軸方向に直線偏光した入射光」は、屈折率：ｎｏ、ｎｅ及び液晶ダイレクタ８の方向（平均化したチルト角＝光学軸の傾斜角度：θ）に対応した偏向を受け、図３（ｂ）の光路ｂ（第１の配向状態の場合）のようにシフトする。
【００５６】
電界の向きを「Ｙ方向の負の向き」に反転させると、液晶ダイレクタ８はＸ軸を対称軸とする線対称の配置（第２の配向状態）を取り、Ｚ軸方向に直線偏光した入射光は光路ｂ’のようにシフトする。従って、Ｚ方向に直線偏光した入射光に対し、液晶層５に作用させる電界の向きを制御することにより、射出光の光路を、光路ｂ（図２の「第１射出光」）と光路ｂ’（「図２の第２射出光」）のようにシフト（偏向）させることができる。このときのシフト量は２Ｓである。
【００５７】
即ち、図２、図３に即して説明した光偏向手段は、所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板２、３と、これら基板２、３間に保持されるキラルスメクチックＣ相を形成する液晶層５と、１対の基板の少なくとも一方（基板２）における内側表面に形成された垂直配向膜４と、液晶層５に対して基板表面に略平行な方向に電界を印加可能に配置した２以上の電極６ａ、６ｂとを有する光偏向素子と、電極６ａ、６ｂ間に電圧を印加する電圧印加手段７とを有するもの（請求項３）である。
【００５８】
請求項１記載の方法にように、光偏向手段による高速の光偏向で「高精細な立体画像」を表示する場合、光偏向手段における「光偏向の応答」が遅いと、表示される立体画像には「フリッカ（チラツキ）」が発生し易くなるが、図２、図３に即して説明した請求項３記載の光偏向手段は光偏向の応答が高速であるので、高精細な立体画像をチラツキなく表示できる。
【００５９】
図４に光偏向手段の別例を示す。
図４（ａ）に示すように、この光偏向手段は、図示されないスペーサにより所定の間隔を隔して平行に対向した１対の透明な基板４１、４２の間に「ネマチック相」よりなる液晶層４５と、透明な電極４３、４４を有する。基板４１、４２の内側表面には図示されない配向膜が形成されている。
【００６０】
透明な電極４３、４４のうち、電極４３は基板４１の内側面全面に均一に設けられ、電極４４は、図４（ｂ）に示す如く、櫛歯状電極４４ａ、４４ｂを交指状（両手の指を交互に交叉させる状態）に組み合わせた「交指状の櫛歯構造」をなしている。液晶層４５は「基本的には、入射光の偏光方向と同一方向に液晶ダイレクタ軸を一致させるようにホモジニアス配向させたネマチック液晶」である。
【００６１】
図５を参照して、この光偏向素子の偏向動作を説明する。図５（ａ）は、電極４４を構成する１対の櫛歯状電極４４ａと電極４３との間に「閾値以上の電圧」を印加した状態（状態１）を示す。このとき、液晶層４５を構成する液晶分子は「電圧が印加された電極部間」においては、電界により基板４１、４２に垂直に配向し、電圧が印加されない電極部間では「水平に配向した状態」に留まる。
【００６２】
このような液晶層内部の「不均一電界による液晶分子の配向方向の分布」により、異常光に対する屈折率分布が生じる。図５（ａ）の「図面に平行な偏光面を持つ直線偏光」を入射する場合、液晶分子の長軸が「基板に垂直に近づく」に従い実効的な屈折率が小さくなって、液晶層内に図５（ｃ）に実線で示す如き屈折率分布が形成され、この屈折率分布により、入射光は図５（ａ）に実線の矢印の如くに偏向されて光偏向素子を透過する。
【００６３】
また、図５（ｂ）に示すように、櫛歯状電極４４ｂと電極４３との間に「閾値以上の電圧」を印加した状態（状態２）では、液晶層５における液晶分子の配向状態が図の如くなり、液晶層内に図５（ｃ）に破線で示す如き屈折率分布が形成され、この屈折率分布により、入射光は図５（ｂ）に実線の矢印の如くに偏向されて光偏向素子を透過する。
【００６４】
このように、電極４３との間に電圧を印加する櫛歯状電極４４ａ、４４ｂを切換えることにより、光偏向素子を透過する透過光の向きを偏向させることができる。櫛歯状電極４４ａ、４４ｂの一方と電極４３との間に電圧を印加すればよく、図２の光偏向手段の場合よりも低電圧で駆動可能である。
【００６５】
図４、図５に即して説明した光偏向手段は、所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板４１、４２と、これら基板４１、４２間に保持されるネマチック相を形成する液晶層４５と、１対の基板４１、４２の液晶層側各表面に形成された配向膜（図示されず）と、１対の基板４１、４２に各々設けられ、少なくとも一方の基板の側は交指状の櫛歯構造である１対の電極４３、４４ａ、４４ｂとを有する光偏向素子と、隣接する櫛歯電極間で電界の強さが変化するように電極４３、４４ａ、４４ｂ間に電圧を印加する電圧印加手段（図示されず）とを有するもの（請求項４）である。
【００６６】
光偏向手段の他の例を図６に示す。
この光偏向手段は、所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板６１、６２と、これら基板６１、６２間に保持される「キラルスメクチックＣ相またはネマチック相」よりなる液晶層６５と、１対の基板６１、６２の液晶層側各表面に形成された配向膜（図示されず）と、液晶層６５に電圧を印加可能に配置した２以上の電極６３、６４とを有する光偏向素子と、電極６３、６４間に電圧を印加する電圧印加手段（図示されず）とを有し、１対の基板６１、６２の少なくとも一方（この例で基板６１）は、液晶層６５側の面が「光偏向方向（図の上下方向）に対応して傾斜している鋸歯形状部」を有する（請求項５）。
【００６７】
形成される鋸歯形状部は、偏向される光に「所望の偏向量、偏向方向」を与えるように形成される。液晶層６５を構成する「キラルスメクチックＣ相またはネマチック相」は、電圧印加条件に応じて配向状態が変化するので、液晶分子の配向状態が、図７（ｂ）に示す「２つの配向状態」を取れるように電圧印加条件を設定できる。
【００６８】
図７（ａ）は、図６（ａ）の電極６３の近傍を拡大して示している。
液晶層６５は「電圧印加条件によって液晶分子の配向状態が変化し、それに伴って屈折率が変化するもの」であればよいので、「ホモジニアス配向されたキラルスメクチックＣ相よりなる液晶」もネマチック液晶も同様の構成で用いることができる。
【００６９】
液晶層６５の両側は、液晶層に対する電界印加手段として機能する１対の電極６３、６４が基板面全体に形成されており、これら電極６３、６４により「ホモジニアス配向している液晶ダイレクタに直交する方向」、即ち「液晶ダイレクタの自発分極方向」に電界が印加されるようになっている。
【００７０】
電極６３が形成されている基板６１の「鋸歯形状部」は、その法線方向が入射光に対して傾き角：ψ１をなすように傾斜状態が設定されている。
【００７１】
図７の（ａ）における「Ａ−Ａ′断面」の図を（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示されたように、「液晶ダイレクタ」は電極による電界方向に対応して２方向に配向される（「第１の配向状態」及び「第２の配向状態」）。
【００７２】
このような光偏向素子においては、液晶ダイレクタの配向を、図７（ｂ）のように、互いに略直交する２方向に規制することで、入射光を効率良く偏向させることが可能となる。
【００７３】
即ち、図７において、入射光の直線偏光方向がＹ軸方向になるよう、入射光を調整して入射させたとき、液晶ダイレクタがＺ軸方向を向く（第１の配向状態）ように電極６３、６４により電界を印加する。このような状態で、液晶層６５の屈折率と液晶層６５を挟持する基板６１、６２の屈折率が等しい場合、入射光は常光として振る舞い、偏向することなくそのまま通過する。
【００７４】
一方、電界の印加方向を反転させ、液晶ダイレクタがそれと直交する方向を向く（第２の配向状態）ようにすると、液晶層６５の屈折率と基板６１、６２の屈折率が異なる場合、入射光は異常光として振る舞い、界面との屈折率差により偏向される。
【００７５】
液晶の配向を直交する方向に規制するために、両基板の表面に形成される配向膜（図示されず）に対し「液晶配向に対応する方向」にラビング処理を行うと、ラビング方向に依存した向きに液晶ダイレクタの方向が強く規制される。
【００７６】
配向膜としては、ＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等に用いられるポリイミド等の通常の配向膜を利用でき、ラビング処理や光配向処理を施すことが好ましい。
【００７７】
この構成の光偏向素子は、液晶ダイレクタの制御により、射出光を「入射光の主光線を軸として回転移動」させることが可能である。従って、光偏向素子と観察部の距離を適切に選ぶことで所望の偏向量を得ることができる。
【００７８】
なお、上に説明した配向方法は、図４、図５に即して説明した光偏向素子における液晶の配向にも適用できる。
【００７９】
図６、図７に即して説明した如き光偏向素子における光の進行方向を求める場合、厳密には、入射光の進行方向に対する液晶ダイレクタの方向、屈折率：ｎｏ、ｎｅの両者から屈折率楕円体を基に各方向における屈折率が求められ、それを基に光偏向方向が求められる。説明の簡単のため、液晶の配向状態によって屈折率：ｎｏとｎｅが切り替わるものとすれば、基板６１における鋸歯状部分と液晶層６５の境界、液晶層６５と基板６２との境界部にスネルの法則を適用して偏向角、即ち偏向方向を知ることができる。
【００８０】
基板６１に形成された鋸歯形状の周期が、左右画像分離手段での画像分離の周期（図１の例で言えば、左右画像分離手段１２における光透過部のピッチ）に対応していない場合、左右の目に視認される画素からの光が「鋸歯形状の段差部」を通過する場合がある。形成される鋸歯形状の頂点が尖鋭であれば段差部による影響は少ないが、鋸歯形状の頂点を尖鋭に形成することは難しく、一般的に頂点部は曲率を持つ。
【００８１】
そのため、鋸歯形状の段差部が光を拡散させ、段差部を通過する画素像を劣化させる虞がある。このような問題を回避するには、請求項６記載のように「鋸歯形状部の周期が左右画像分離手段における画像分離の周期に対応する」ようにすればよい。
【００８２】
図８を参照して光偏向手段のさらに他の例を説明する。
この例では、光偏向手段の光偏向素子が、側面図を示す（ａ）のように、図示されないスペーサにより所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板８１、８２と、これら基板間に挟まれたネマチック相よりなる液晶層８５と、１対の基板８１、８２の各内側表面に形成された図示されない配向膜と、液晶層８５に電圧を印加可能に配置した２以上の電極８３、８４とを有する光偏向素子とを有し、電極８４は「電圧印加によって液晶層８５に勾配をもった屈折率分布が形成される」ように少なくとも一方の基板８２に短冊状に形成され、図８（ｂ）に示すように電極８４を構成する各隣接短冊８４ｉ、８４ｉ＋１間が、高電気抵抗の抵抗体８６により接続されている。
【００８３】
液晶層８５は「ネマチック相」からなる。電極８３は基板８１の液晶層側の全面に形成されている。液晶層８５は「基本的には入射光の偏光方向と同一方向に液晶ダイレクタ軸を一致させたホモジニアス配向させたネマチック液晶」である。液晶の配向は、先に図６、図７に即して説明した光偏向手段の場合と同様にして可能である。
【００８４】
図８（ｂ）に示す端子Ｔ１、Ｔ２間に異なる電圧を印加すると、高電気抵抗の抵抗体８６による電圧降下により、端子Ｔ１に接続された短冊から、端子Ｔ２に接続された短冊に向い、各短冊の電位が直線的に変化する。このとき、例えば電極８３を接地電位としておけば、上記電位勾配に応じて液晶層５に印加される電界の強度が直線的に変化するので、これに応じて、液晶層８５の屈折率が、短冊の電位に応じて図８（ｃ）の如くに変化する。このように屈折率が変化した液晶部分は光学的には「近似的にプリズムと同等」と見なすことができ、光を偏向させることができる。
【００８５】
このように、勾配をもった屈折率分布より光偏向機能を実現するようにすると、図６の光偏向手段のように、基板に鋸歯形状を加工する必要がなく、比較的簡単な構成で光偏向素子を作製できる。
【００８６】
即ち、図８に即して説明した光偏向手段は、所定の間隙を隔して対向する１対の透明な基板８１、８２と、これら基板間に挟まれたネマチック相よりなる液晶層８５と、１対の基板８１、８２の各内側表面に形成された（図示されない）配向膜と、液晶層８５に電圧を印加可能に配置した２以上の電極８３、８４とを有する光偏向素子と、電極８３、８４間に電圧を印加する（図示されない）電圧印加手段とを有し、電極８４が、電圧印加によって液晶層に勾配をもった屈折率分布が形成されるように、少なくとも一方の基板８４に短冊状に形成され、その短冊間が高電気抵抗の抵抗体８６により接続されているもの（請求項７）である。
【００８７】
図１においては、左右画像分離手段１２として「細幅短冊状の光透過部と遮光部とを、幅方向である左右方向へ配列してなり、左目用画像を右目に対して遮蔽すると共に、右目用画像を左目に対して遮蔽する」構成のものを例示したが、左右画像分離手段としてはまた「レンチキュラーレンズを左右方向へアレイ配列してなる」ものを用いることができる（請求項８）。
【００８８】
図９は、このような左右画像分離手段１２Ａを用いた立体画像表示装置の構成の１例を、図１（ａ）にならって示している。
【００８９】
レンチキュラーレンズは「シリンダ状のレンズ面を持つ微小なレンズ」であり、図９に示す左右画像分離手段１２Ａは、図面に直交する方向をレンズ面の母線方向（パワーの無い方向）とし、レンズ面幅が、右目用画素と左目用画素の１対の幅（画像分離の周期）に等しいレンチキュラーレンズを、左右方向にアレイ配列したものである。
【００９０】
同一のレンチキュラーレンズに対応する２つの画素からの光は、その主光線が該レンチキュラーレンズの光軸に対して逆に傾くことにより、左右の目ＥＬ、ＥＲに対して分離される。
【００９１】
図１の例における左右画像分離手段１２は「開口部と遮光部をもつスリット状のバリア」であり、観察者と画像表示手段１０との間に遮光部があるため、光利用効率が低下するが、図９に示すレンチキュラーレンズアレイによる左右画像分離手段では、光利用効率を低下させることなく高精細な画像を表示できる。
【００９２】
レンチキュラーレンズアレイのピッチは「左右画素の像が左右の目ＥＬ、ＥＲに視認される構成であればよく、画像表示手段の画素列が２列以上（多眼式）に対応することにより、広い範囲で立体画像を観察することができる。
【００９３】
図１０は、光偏向手段に印加する「光偏向駆動信号」と、画像表示手段の個々の画素における「左右画像反転信号」との関係を示している。
【００９４】
前述の如く、画像表示手段に表示される右目用画像と左目用画像は、それぞれ右目用画素、左目用画素に分割され、これら右目用画素と左目用画素とは、左右方向へ交互に表示され、且つ、右目用画像・左目用画像は１画素分ずつ左右に振動的に切換えられる。この切換えを行うのが「画像シフト手段」である。
【００９５】
画像表示手段において見れば、このことは画像表示手段の個々の表示画素（右目用画素・左目用画素の１つを表示する画素）が、左目用画素と右目用画素とを交互に切換えて表示することを意味する。そこで、図１０の上部に示す光偏向駆動信号における「偏向切換え」に応じ、画像表示手段の各表示画素に、表示すべき画素を右目用画素Ｒと左目用画素Ｌに切換える左右画像反転信号を印加して、上記「右目用画像・左目用画像を１画素分ずつ左右に振動的に切換える」ことができる。
【００９６】
表示画像のフレームは従来、光偏向することなく１フレームを表示していたが、この発明のように「光偏向に同期した画像シフトにより１フレームを表示」すると、例えば、図１（ａ）の状態では右目用画像・左目用画像は１／２フレームが表示されていることになる。
【００９７】
そこで、左目用画像および右目用画像それぞれの１フレームを２分割し、例えば図１の（ａ）の状態で１／２フレーム、（ｂ）の状態で残りの１／２フレームを表示すれば、右目用画像・左目用画像の１回のシフトにより合せて１フレームとすることで高精細な立体画像を表示できる（請求項９）。
【００９８】
このとき、立体画像を表示する左・右目用画像の１フレームのフレーム周波数が６０Ｈｚの場合であれば、画像シフトにおける表示画像のフレーム周波数は３０Ｈｚでよい。
【００９９】
この発明の立体画像表示装置における画像表示手段は、投射型画像表示方式や直視型画像表示方式が可能である。
一般に知られた投射型画像表示方式は、ＲＧＢの色毎で射出光の偏光方向が異なっている場合があり、上に説明した光の偏光方向を利用して偏向を行う光偏向手段を用いる場合には、光偏向素子へ入射する光束の偏光方向が異なっていると、偏光方向によって光偏向角が異なり、表示画像に色むらが生じる虞がある。
【０１００】
このため、このような投射型画像表示方式の場合には、ＲＧＢ色毎の射出光の偏光方向を同一にするようにする必要がある。このような問題は、例えば時分割でＲＧＢを表示するフィールドシーケンシャル方式のように「射出光の偏光方向が一定方向を向く」ようにすることにより容易に回避できる。
【０１０１】
直視型画像表示方式においては「直視型の液晶パネル」から射出する光の偏光方向が常に一定方向を向いているので、画像表示手段として直視型液晶パネルを用いる（請求項１０）ことは好適である。
【０１０２】
【実施例】
図１に示した実施の形態に基づき立体画像表示装置を以下の如くに構成した。
【０１０３】
「基本構成」
画像表示手段１０として「一般的な液晶パネル」を用い、左目用画像・右目用画像の画像信号を入力して画像を表示させる。画素ピッチ（互いに隣接する右目用画素と左目用画素の間隔）は０．１ｍｍ程度である。
【０１０４】
左右画像分離手段１２は、細幅短冊状の光透過部と遮光部（図面に直交する方向が長手方向である）を左右方向へ配列してなり、左目用画像を右目に対して遮蔽すると共に、右目用画像を左目に対して遮蔽する「スリット状バリア」であり、開口部の間隔：０．２ｍｍ程度のものを用いた。
【０１０５】
画像表示手段１０である液晶パネルと左右画像分離手段１２であるスリット状バリアとの間隔を１．６ｍｍとし、１ｍ程度離れた位置から表示画像を観察したところ立体画像を観察できた。
【０１０６】
実施例１
上記「基本構成」に対し、光偏向手段１４として以下の如きものを付加した。
ガラス基板の表面をシランカップリング剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン製ＡＹ４３−０２１）で処理して垂直配向膜を形成し、厚さ：４０μｍの２本のアルミ電極シートをスペーサとして、垂直配向膜を内側にして２枚のガラス基板を対向させ張り合わせた。２本のアルミ電極シートは互いに平行とした。
【０１０７】
各基板を約９０度に加熱した状態で、２枚の基板間に強誘電性液晶（チッソ製ＣＳ１０２９）を毛管法で注入し、冷却後、接着剤で封止し、図２に示す如き構造の光偏向素子とした。
【０１０８】
この光偏向素子の入射面側に、幅：２４．５μｍの「ライン／スペースのマスクパターン」を配置し、マスクパターン側からコリメートした直線偏光で照明した。直線偏光の向きは、アルミ電極シートの長手方向（図２（ｂ）の上下方向）と同一に設定した。光偏向素子の温度が２５℃の状態で、マスクパターンを透過した光を光偏向素子のアルミ電極シート間を通して顕微鏡で観察した。
【０１０９】
パルスジェネレータと高速パワーアンプを用いて、電極間に「±２００Ｖ程度までの矩形電圧」を印加したところ、マスクパターンが平行にシフトして観測された。マスクパターンや光偏向素子、顕微鏡は機械的に静止しているので、電気的に光偏向機能がなされることが確認出来た。
【０１１０】
上記の如く形成された光偏向素子を、光偏向手段１４の光偏向素子として上記基本構成に付加し、先に説明した如くして、液晶パネルに表示する左目用画像と右目用画像を１画素分左右方向に振動的にシフトさせつつ、光偏向素子を同期的に駆動して表示画像を観察したところ、基本構成（光偏向手段を用いない）で観察した立体画像よりも「さらに高精細な立体画像」を観察できた。
【０１１１】
実施例２
上記基本構成に対し、光偏向手段１４として以下の如きものを付加した。
透明ガラス基板を２枚用い、一方の基板に図４（ｂ）に示す如き「交指状の櫛歯構造のＩＴＯ電極」を形成した。櫛歯構造のパターンは幅：５０μｍ、ピッチ：１００μｍとした。他方の基板には片側全面にＩＴＯ電極を形成した。これらガラス基板のＩＴＯ電極側にポリイミド系の配向材料（ＡＬ３０４６−Ｒ３１、ＪＳＲ社製）をスピンコートし、厚さ：略８００Åの配向膜を形成した。
【０１１２】
ガラス基板のアニール処理後、短冊状のＩＴＯ電極に対して直角方向にラビング処理を行ない、２枚のガラス基板間に厚さ：１０μｍのＰＥＴマイラーをスペーサとして挟み、電極面を対向させた状態で基板同士を張り合わせ、加圧した後、ＵＶ硬化接着剤で封止をして空セルを作製し、空セルの中に誘電率異方性が正のネマチック液晶（ＺＬＩ−２４７１、メルク社製）を毛細管法で注入して図４に示した如き光偏向素子を作製した。光偏向素子における各基板のラビング処理の方向が一致しているため、液晶分子は基板に対して平行で全て同じ向きに「ホモジニアス配向」した状態となっている。
【０１１３】
このように作製した光偏向素子に、ファンクションジェネレータを用いて±１５Ｖの電圧を印加した。入力波形は矩形波とし、電圧値をテスタで確認した。光束径：略１ｍｍの白色レーザ光をこの光偏向素子に入射させ、波長選択フィルタ（５８８ｎｍ）を通過させて入射光の波長を設定した。光偏向素子とレーザ装置間に偏光板を設置し、直線偏光の方向を櫛歯刻線方向に設定し、櫛歯アレイ位置へ入射させた。
【０１１４】
このように光偏向素子を動作させ、光偏向素子から１ｍ離した距離に設置したＣＣＤカメラにより透過光を観察したところ、電圧によって透過光が偏向することを確認できた。
【０１１５】
上記の如く形成された光偏向素子を光偏向手段１４の光偏向素子として、前記基本構成に付加し、先に説明した如く、液晶パネルに表示する左目用画像と右目用画像を１画素分左右方向に振動的にシフトさせつつ、光偏向素子を同期的に駆動して表示画像を観察したところ、基本構成で観察した立体画像よりも「さらに高精細な立体画像」を観察できた。
【０１１６】
実施例３
上記基本構成に対し、光偏向手段１４として以下の如きものを付加した。
石英ガラス基板をドライエッチングして、傾き角：略０．５度、ピッチ：５００μｍの鋸歯形状を形成した後、鋸歯状面にＩＴＯを２０００Åの厚さにスパッタして透明電極とした。次に、ポリイミド配向剤：ＡＬ３０４６を厚さ：略８００Åに塗布し、ホモジニアス方向の安定方向が「鋸歯形状の傾斜領域の傾斜方向に垂直な方向（鋸歯の刻線方向）」になるようにラビング法で配向処理した。
【０１１７】
平滑な面のＩＴＯ電極付きガラス基板を対向基板として、液晶層厚の小さい部分が１．５μｍになるように「ビーズを混入した接着剤」を用いて、上記石英ガラス基板に貼り合わせた。両基板を９０度に加熱した状態で基板間に強誘電性液晶（クラリアント製Ｒ５００２）を毛管法で「注入方向が鋸歯形状に沿う」ように注入し、７０℃から５５℃まで「２０Ｖ／μｍの直流電圧を印可した状態で冷却」後に封止し、図６に示した如き光偏向素子を作製した。
【０１１８】
この光偏向素子に、ファンクションジェネレータを用いて±１０Ｖの電圧を印加した。入力波形は矩形波とし、電圧値をテスタで確認した。光偏向素子へ光束径：略１ｍｍの白色レーザ光を入射させ、波長選択フィルタ（５８８ｎｍ）を通過させて入射光の波長を設定した。この状態において光偏向素子とレーザ装置の間に偏光板を設置し、直線偏光の方向を鋸歯刻線方向に設定し、鋸歯形状アレイ位置へ入射させた。
【０１１９】
このよう動作させつつ、光偏向素子から１ｍ離した距離に設置したＣＣＤカメラにより透過光を観察したところ、電圧による透過光の偏向を確認できた。
【０１２０】
上記の如く形成された光偏向素子を光偏向手段１４の光偏向素子として、基本構成に付加し、先に説明した如く、液晶パネルに表示する左目用画像と右目用画像を１画素分左右方向に振動的にシフトさせつつ、光偏向素子を同期的に駆動して表示画像を観察したところ、基本構成で観察した立体画像よりも「さらに高精細な立体画像」を観察できた。また、光偏向素子は、実施例１、２に比べて低電圧で駆動できた。
【０１２１】
実施例４
交指状の櫛歯構造のピッチを１００μｍとして、実施例２と同様の構造の光偏向素子を作製し、光偏向手段の光偏向素子として基本構成に付加した。櫛歯構造のピッチと左右画像分離手段の光透過部のピッチが対応するように設置した。液晶パネルに表示する左目用画像と右目用画像を、１画素分左右方向に振動的にシフトさせつつ、光偏向素子を同期的に駆動して表示画像を観察したところ、基本構成で観察した立体画像よりも「さらに高精細な立体画像」を観察でき、立体画像のコントラストは、実施例２の場合よりも向上していた。
【０１２２】
実施例５
上記基本構成に対し、光偏向手段１４として以下の如きものを付加した。
２枚の透明ガラス基板の一方に、図８（ｂ）に示すような短冊状のＩＴＯ電極の配列を形成した。短冊状のパターンは幅：４７μｍ、ピッチ：５０μｍとし、電極間を高抵抗配線で接続し、他方の基板は全面にＩＴＯ電極を形成した。
【０１２３】
各ガラス基板のＩＴＯ電極側に、ポリイミド系の配向材料（ＡＬ３０４６−Ｒ３１、ＪＳＲ社製）をスピンコートして厚さ：略８００Åの配向膜を形成し、アニール処理後、短冊状のＩＴＯ電極に対して直角方向にラビング処理を行った。
【０１２４】
電極面を対向させた状態で２枚のガラス基板の間に厚さ：２０μｍのＰＥＴマイラーをスペーサとして挟んで両基板を張り合わせ、加圧後、ＵＶ硬化接着剤で封止して空セルを作製し、空セル中に誘電率異方性が正のネマチック液晶（ＺＬＩ−２４７１メルク社製）を毛細管法で注入し、図８に示した如き光偏向素子を作製した。
【０１２５】
光偏向素子における各基板のラビング処理の方向が一致しているため、液晶分子は基板に対して平行で全て同じ向きに「ホモジニアス配向」した状態となっている。
【０１２６】
作製した光偏向素子にファンクションジェネレータを用いて±１５Ｖの電圧を印加した。入力波形は矩形波とし、電圧値をテスタで確認した。光偏向素子へ光束径：略１ｍｍの白色レーザ光を入射させ、波長選択フィルタ（５８８ｎｍ）を通過させて入射光の波長を設定した。さらに光偏向素子・レーザ装置間に偏光板を設置し、直線偏光の方向を短冊電極の長手方向に設定した。
【０１２７】
この光偏向素子を動作させ、光偏向素子から１ｍ離した距離に設置したＣＣＤカメラにより透過光を観察し、電圧による透過光の偏向を確認できた。
【０１２８】
上記の如く形成された光偏向素子を光偏向手段１４の光偏向素子として、基本構成に付加し、先に説明した如く、液晶パネルに表示する左目用画像と右目用画像を１画素分左右方向に振動的にシフトさせつつ、光偏向素子を同期的に駆動して表示画像を観察したところ、基本構成で観察した立体画像よりも「さらに高精細な立体画像」を観察できた。また、光偏向素子は、実施例１、２に比べて低電圧で駆動できた。
【０１２９】
光偏向素子の作製において、実施例３で用いた光偏向素子は基板に鋸歯形状を形成するため、フォトリソ、ドライエッチングを行ったが、実施例５で用いた光偏向素子は平滑基板を用いて作製でき、実施例３で用いた光偏向素子よりも作製工程が少なく簡単に作製できる。
【０１３０】
実施例６
前記基本構成において、左右画像分離手段として、レンチキュラーレンズアレイによるものを用い、図９に示す如き構成（基本構成２と謂う。）を構成した。レンチキュラーレンズアレイはレンズピッチ：０．２ｍｍ程度のものを用い、液晶パネル（画像表示手段）とレンチキュラーレンズアレイの距離を１．６ｍｍ離して設置した。
【０１３１】
このような基本構成２において、実施例１で用いた光偏向素子を光偏向手段１４に用い、実施例１と同様にして、立体画像を表示・観察したところ、実施例１にくらべて「非常に明るい立体画像」を観察できた。
【０１３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規な立体画像表示方法および装置を実現できる。この発明の立体画像表示方法・装置によれば、水平方向の解像度のよい立体画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】立体画像表示装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】光偏向手段に用いる光偏向素子の実施の１形態を説明するための図である。
【図３】図２の光偏向素子による光偏向を説明するための図である。
【図４】光偏向手段に用いる光偏向素子の実施の別形態を説明するための図である。
【図５】図４の光偏向素子による光偏向を説明するための図である。
【図６】光偏向手段に用いる光偏向素子の実施の他の形態を説明するための図である。
【図７】図６の光偏向素子による光偏向を説明するための図である。
【図８】光偏向手段に用いる光偏向素子の実施の他の形態を説明するための図である。
【図９】立体画像表示装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図１０】光偏向手段に印加する「光偏向駆動信号」と、画像表示手段の個々の画素における「左右画像反転信号」との関係を示す図である。
【符号の説明】
ＥＲ右目
ＥＬ左目
１０画像表示手段
１２左右画像分離手段
１４光偏向手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stereoscopic image display method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
The “three-dimensional effect” in vision is derived from the fact that the “image in the right eye” and the “image in the left eye” of the observation object differ depending on “binocular parallax”.
[0003]
As a technique for displaying a stereoscopic image, there is known a method in which an image having binocular parallax is separately separated and visually recognized using a striped light source, a parallax barrier, a lenticular lens array, or the like (Patent Document 1). 2, 3).
[0004]
That is, the display screen is separated into left and right images by a striped barrier (striped light source), a lenticular lens array, etc., and the right eye image and the left eye image are visually recognized by the right eye and the left eye, respectively. Make the stereoscopic image visible.
[0005]
In these methods, the left-eye image and the right-eye image are “divided and displayed in stripes on the display element”, so the horizontal resolution tends to decrease. It is easy to invite an increase in size.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-181429
[Patent Document 2]
JP-A-5-232435
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 2908300
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
This invention makes it a subject to implement | achieve the stereo image display method and apparatus which display a stereo image with the high resolution of the left-right direction.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The three-dimensional image display method of the present invention is described as follows: “A left-eye image divided into left-eye pixels each having a narrow strip shape and a right-eye image divided into right-eye pixels each having a narrow strip shape are The left-eye image is displayed on the image display means so that the right-eye pixels and the right-eye pixels are alternately arranged in the left-right direction that is the width direction, and the left-eye image is separated by the left-right image separating means arranged on the front side of the image display means. A stereoscopic image display method for visually recognizing a stereoscopic image by allowing only the right eye to visually recognize an image for the right eye only, and has the following characteristics (claim 1).
[0009]
That is, the image displayed on the image display means is shifted in the left-right direction by one pixel. Then, the light passing through the left and right image separating means is deflected in the left and right directions by the light deflecting means in synchronization with the vibrational shift of the image, so that the stereoscopic image to be visually recognized is made high definition.
[0010]
A few supplements.
In this specification, the “left / right direction” refers to the left / right direction for the observer when the observer observes the stereoscopic image, and the “vertical direction” refers to the top / bottom direction of the display image when the observer observes the stereoscopic image. Say the direction corresponding to the direction.
[0011]
The “left-eye image” is an image that is visually recognized by the left eye in order to display a stereoscopic image.
The “right-eye image” is an image that is visually recognized by the right eye in order to display a stereoscopic image.
The image for the right eye and the image for the left eye are slightly different from each other according to the binocular parallax.
[0012]
Each of the left-eye image and the right-eye image is divided into “narrow strips” whose width direction is the left-right direction.
“Left eye pixels” refer to individual narrow strip portions obtained by dividing a left eye image into narrow strips.
“Right-eye pixels” refer to individual narrow strip portions obtained by dividing a right eye image into narrow strips.
[0013]
The left-eye pixel and the right-eye pixel are displayed on the image display means so as to be alternately arranged in the left-right direction. That is, the longitudinal direction of the left-eye pixel and the right-eye pixel is the vertical direction, and these pixels are alternately displayed in the left-right direction.
A stereoscopic image display apparatus according to the present invention is an apparatus for carrying out the stereoscopic image display method according to the first aspect, and includes an image display means, a left / right image separation means, an image shift means, and a light deflection means.
[0014]
The “image display means” includes a left-eye image divided into left-eye pixels each having a narrow strip shape, and a right-eye image divided into right-eye pixels each having a narrow strip shape. And right-eye pixels are displayed in such a manner that they are alternately arranged in the left-right direction which is the width direction.
As the image display means, for example, a “liquid crystal panel” or the like can be used.
[0015]
The “left / right image separating means” is arranged on the front side (front side as viewed from the observer) of the image display means, and allows only the right eye pixel to be visually recognized with respect to the observer's right eye and only the left eye pixel with respect to the left eye. Make it visible.
[0016]
Therefore, when the observer views the image displayed on the image display means through the left and right image separating means, only the “right eye pixel” is seen on the right eye of the observer, and only the “left eye pixel” is seen on the left eye. appear. Since the set of right-eye pixels constitutes the right-eye image and the set of left-eye pixels constitutes the left-eye image, the observer visually recognizes the right-eye image with the right eye and the left-eye image with the left eye, Since these images differ according to the binocular parallax, the observer visually recognizes the “stereoscopic image”.
[0017]
The “image shift means” is means for oscillatingly shifting an image displayed on the image display means by one pixel in synchronization with light deflection by the light deflection means. The “vibrational shift” means that the display position of the image is spatially shifted in the horizontal direction, and can be performed by mechanical means. However, as in each embodiment described later, Can be suitably performed.
The “light deflecting means” is a means for deflecting the light that has passed through the left and right image separating means in a left-right direction in synchronization with the image shift by the image shifting means.
[0018]
For example, when a liquid crystal panel is used as the image display means, the image shift means displays an image (an image in which right-eye pixels and left-eye pixels are alternately displayed in the left-right direction) displayed on the liquid crystal panel. This is an electrical means for shifting by one pixel in the direction.
In this case, the right (left) eye pixel is displayed by “an arrangement in the vertical direction of the liquid crystal pixels in the liquid crystal panel”.
[0019]
As the “light deflecting means” in the stereoscopic image display device according to claim 2, various devices can be used (claims 2 to 7).
That is, the “light deflection means” includes at least one of a pair of transparent substrates facing each other with a predetermined gap, a liquid crystal layer forming a chiral smectic C phase held between the substrates, and a pair of substrates. And an optical deflection element having a vertical alignment film formed on the inner surface of the liquid crystal layer and two or more electrodes arranged to be able to apply an electric field in a direction substantially parallel to the substrate surface with respect to the liquid crystal layer, and a voltage between the electrodes. And a voltage applying means for applying the voltage.
[0020]
The “light deflecting means” also includes a pair of transparent substrates facing each other with a predetermined gap, a liquid crystal layer forming a nematic phase held between the substrates, and a liquid crystal layer side of the pair of substrates. An optical deflection element having a formed alignment film and a pair of electrodes each provided on a pair of substrates and having at least one substrate side having a “comb-like comb tooth structure”, and adjacent comb teeth It may be configured to have a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes so that the strength of the electric field changes between the electrodes.
[0021]
The “light deflecting means” also includes a pair of transparent substrates facing each other with a predetermined gap, a liquid crystal layer composed of a chiral smectic C phase or a nematic phase held between the substrates, and a pair of substrates. An optical deflection element having an alignment film formed on the liquid crystal layer side, two or more electrodes arranged to be able to apply a voltage to the liquid crystal layer, and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes, At least one of the pair of substrates may be configured to have a sawtooth-shaped portion whose surface on the liquid crystal layer side is inclined corresponding to the light deflection direction. In this case, it is preferable to adopt a configuration in which “the period of the sawtooth portion corresponds to the period of image separation in the left and right image separation means”.
[0022]
The “light deflection means” is also formed on a pair of transparent substrates facing each other with a predetermined gap, a liquid crystal layer composed of a nematic phase sandwiched between the substrates, and a liquid crystal layer side of the pair of substrates. A light deflection element having two or more electrodes arranged to be able to apply a voltage to the liquid crystal layer, and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes. In order to form a “gradient refractive index distribution” in the liquid crystal layer, it may be formed in a strip shape on at least one substrate, and the strips are connected by a resistor having a high electrical resistance. (Claim 7).
[0023]
The left and right image separating means in the stereoscopic image display device according to any one of claims 2 to 7 may be “having a configuration in which lenticular lenses are arrayed in the left and right direction” (claim 8). As the left and right image separating means, as in the embodiments described later, “a narrow strip-shaped light transmitting portion and a light shielding portion are alternately arranged in the left and right direction that is the width direction, and the left eye image is converted into the right eye image. In which the right-eye image is shielded from the left eye can be used.
[0024]
The stereoscopic image display device according to any one of claims 2 to 8, wherein “one frame of each of the left-eye image and the right-eye image is divided into two, and each of the divided images is displayed by being shifted by one pixel”. Thus, a stereoscopic image can be displayed (claim 9).
The “direct-view type liquid crystal panel” can be suitably used as the image display means in the stereoscopic image display device according to any one of claims 2 to 9 (claim 10).
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1A, reference numeral 10 denotes image display means, reference numeral 12 denotes left and right image separation means, reference numeral 14 denotes light deflecting means, reference numeral EL denotes an observer's left eye, and reference numeral ER denotes an observer's right eye.
[0026]
The image display means 10 is, for example, a “direct view type liquid crystal panel”, and is irradiated with light from a light source (not shown) from below in the figure. The image display means 10 displays an image for the left eye and an image for the right eye. These images are each divided into “strip-shaped” left-eye pixels and right-eye pixels, and extend in a direction perpendicular to the drawing. Displayed as direction.
[0027]
In FIG. 1A, symbols L1, L2, and L3 indicate left-eye pixels, and symbols R1, R2, and R3 indicate right-eye pixels. Of these left-eye pixels and right-eye pixels, of course, a large number of pixels are displayed in the left-right direction in the figure, and FIG. 1A shows only a part of the large number of pixels. The left-eye pixels L1 and the like and the right-eye pixels R1 and the like are displayed so as to alternate in the left-right direction.
[0028]
The left and right image separating means 12 are arranged on the front side of the image display means 10 when viewed from the observer side, and the light deflecting means 14 is further arranged on the front side thereof.
The left and right image separating means 12 is formed by alternately arranging a narrow strip-shaped light transmitting portion and a light shielding portion (the direction perpendicular to the drawing is the longitudinal direction) in the left and right direction which is the width direction. Is shielded from the right eye and the right-eye image is shielded from the left eye.
In the state of FIG. 1A, the light deflecting means 14 does not deflect light. Accordingly, the light that has passed through the “light transmitting portion of the left and right image separating means 12” from the image display means 10 side “passes through” the light deflecting means 14 and is observed by the observer.
[0029]
In the state of FIG. 1A, the light from the right eye pixel R1 and the like displayed on the image display means 10 reaches the observer's right eye ER via the light transmission part of the left and right image separation means 12. Light from the left-eye pixel L1 and the like is blocked by the light-shielding portion of the left and right image separating means 12 and does not reach the right eye ER. The light from the left eye pixel L1 and the like displayed on the image display means 10 reaches the observer's left eye EL through the light transmission part of the left and right image separation means 12, but the light from the right eye pixel R1 and the like is left and right. It does not reach the left eye EL due to being blocked by the light blocking portion of the image separating means 12.
[0030]
That is, in the state of FIG. 1A, the left and right image separating means 12 shields the left eye image from the right eye ER and shields the right eye image from the left eye EL.
Accordingly, at this time, the image visually recognized by the observer's right eye ER is, as shown in FIG. 1C, a “right eye image (FIG. 1 ( C) (upper figure) ”, and the image visually recognized by the left eye EL of the observer is“ left-eye image (lower figure in FIG. 1 (c)) ”composed of the left-eye pixel L1 and the like displayed on the image display means 10. It is.
[0031]
In this way, the observer visually recognizes the right-eye image with the right eye ER and the left-eye image with the left eye EL, and observes the stereoscopic image with binocular parallax for these images.
[0032]
The above is the principle description of the stereoscopic image display. In the state of FIG. 1A, the right-eye image and the left-eye image viewed by the observer are both determined from the image display area of the image display means. The image is thinned out by 50% (see FIG. 1C). Therefore, the stereoscopic image to be observed has a low definition (horizontal resolution).
[0033]
FIG. 1B shows a state where the image display means 10 displays a left-eye image using the left-eye pixel L1 ′ and a right-eye image using the right-eye pixel R1 ′ and the like. It should be noted that in the display of the right-eye image and the left-eye image, the display positions of the right-eye pixel and the left-eye pixel are “shifted by one pixel in the left-right direction”.
[0034]
That is, the right-eye pixel R1 ′ and the like are displayed at the pixel position where the left-eye pixel L1 and the like are displayed in FIG. 1A, and the left-eye pixel L1 ′ and the like are the right-eye pixel R1 and the like in FIG. Is displayed at the pixel position where it was displayed.
[0035]
Accordingly, as shown in FIG. 1A, the observation is made such that “light passing through the light transmission part of the left and right image separating means 12 from the image display means 10 side is passed” without deflecting the light by the light deflecting means 14. The right eye ER visually recognizes the left eye image by the left eye pixel L1 ′ and the like, and the left eye EL visually recognizes the right eye image by the right eye pixel R1 ′ and the like. In this case, the images viewed by the left and right eyes do not reflect “binocular parallax”, and thus the observer cannot observe the stereoscopic image.
[0036]
However, the light beams FR and FL that have passed through the left and right image separating means 12 from the image display means 10 side are deflected by the light deflecting means 14 in the left direction in the figure, so that the light flux FR reaches the right eye ER of the observer, and the light flux FL is When reaching the left eye EL, the right eye ER visually recognizes the right eye image (upper view in FIG. 1D) such as the right eye pixel R1 ′, and the left eye EL recognizes the left eye image such as the left eye pixel L1 ′ (FIG. 1). 1 (d) below) is visually recognized, and the observer can observe a stereoscopic image.
[0037]
The display of the image on the image display means 10 is switched at high speed between the state shown in FIG. 1A and the state shown in FIG. 1B, and light is deflected left and right by the light deflecting means 14 in synchronization with the switching of the image display. The state shown in FIG. 1A and the state shown in FIG. 1B are alternately switched at high speed.
[0038]
Then, as shown in FIG. 1 (e), the image observed by the observer is a right-eye image composed of right-eye pixels R1, R1 ′, etc. (an image by right-eye pixels R1, etc. and an image for right eye R1 ′, etc.). The image is synthesized as a mutual afterimage.) IR and left-eye image (left-eye pixel L1, etc. and left-eye image L1 ′, etc.) are formed as mutual afterimages by left-eye pixels L1, L1 ′, etc. IL) and these images have high definition because they use 100% of the image display area of the image table means.
[0039]
In this way, the observer can observe a stereoscopic image with high definition.
[0040]
The “stereoscopic image display method” described with reference to FIG. 1 is divided into an image for the left eye that is divided into left-eye pixels each having a narrow strip shape, and a right-eye pixel that is individually formed into a narrow strip shape. The right-eye image is displayed on the image display means 10 such that the left-eye pixel L1 and the right-eye pixel R1 and the like are alternately arranged in the left-right direction which is the width direction. An image to be displayed on the image display means 10 in the stereoscopic image display method for visually recognizing a stereoscopic image by causing the left and right image separating means 12 to make the left eye image visible only to the left eye and the right eye image only to the right eye. Is shifted by one pixel in the left-right direction, and the light passing through the left-right image separating means 12 is deflected in the left-right direction by the light deflecting means 14 in synchronism with the vibrational shift of the image. Let It is a three-dimensional image display method for high-definition three-dimensional image (claim 1).
[0041]
The stereoscopic image display apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus for performing the stereoscopic image display method according to claim 1, and is a left-eye image that is divided into left-eye pixels L <b> 1 or the like each having a narrow strip shape. And an image for displaying a right-eye image divided into right-eye pixels R1 or the like each having a narrow strip shape so that left-eye pixels and right-eye pixels are alternately arranged in the left-right direction which is the width direction. A display unit 10 and a left and right image arranged on the near side of the image display unit 10 to visually recognize only the right eye pixel R1 and the like with respect to the observer's right eye ER and to visually recognize only the left eye pixel L1 and the like with respect to the left eye EL. Separating means 12, image shifting means (not shown) for oscillatingly shifting an image displayed on the image display means 10 by one pixel, and light passing through the left and right image separating means 12 Synchronize with the left / right direction And a light deflector 14 for vibrating deflecting (claim 2).
[0042]
In FIG. 1 (b), the deflection angle of the light by the light deflecting means 14 is drawn large. This is because the image display means 10, the left and right image separating means 12, the light deflecting means, the left and right eyes ER, This is because the positional relationship of EL cannot be accurately illustrated.
[0043]
In an actual stereoscopic image display apparatus, since the observer's eyes are sufficiently away from the light deflecting unit 14, the deflection angle of the light by the light deflecting unit 14 may be very small, and the deflection mode also changes the direction of the light. In addition to the above, a deflection mode in which light is translated by a minute distance may be used.
[0044]
In the following, an embodiment of the “light deflecting means” indicated by reference numeral 14 in FIG. 1 and a specific example will be described.
One embodiment of the light deflection means will be described with reference to FIG.
As shown in the top view (a), the optical deflection element 1 has a vertical alignment film 4 formed on at least one of a pair of transparent substrates 2 and 3 facing each other in parallel, in this example, on the inner surface side of the substrate 2, A liquid crystal layer 5 “can form a chiral smectic C phase” is filled between the vertical alignment film 4 and the substrate 3.
[0045]
Further, as shown in the front view (b), a pair of electrodes 6a and 6b provided corresponding to the target light deflection direction are connected to a power source 7 as a voltage applying means for applying a voltage therebetween. Has been. A spacer for regulating the distance between the substrates 6a and 6b may be provided separately. However, in the example of FIG. 2, as shown in the top view (a), the electrodes 6a and 5b also serve as spacers and do not overlap with the optical path of transmitted light. Thus, the electric field vector (indicated by an arrow) is oriented in the “direction substantially orthogonal to the liquid crystal rotation axis” of the liquid crystal layer 5.
[0046]
Incident light is deflected according to the direction of the electric field formed by the electrodes 6a and 6b, and can take the optical path of either the first outgoing light or the second outgoing light.
[0047]
The molecular structure of the “liquid crystal material capable of forming a chiral smectic C phase” constituting the liquid crystal layer 5 is composed of a main chain, a spacer, a skeleton, a bonding part, a chiral part, and the like. Methacrylate, polysiloxane, polyoxyethylene and the like can be used. The “spacer” is used for linking a skeleton, a bonding part, a chiral part responsible for molecular rotation to the main chain, and “methylene chain having an appropriate length” or the like is selected. A “—COO— bond” or the like is selected as a bond part that connects the chiral part and “rigid skeleton such as biphenyl structure”.
[0048]
The ferroelectric liquid crystal layer 5 forms a so-called “homeotropic alignment” in which the “rotational axis of molecular helix rotation” is perpendicular to the surfaces of the substrates 2 and 3 by the vertical alignment film 4.
As an alignment method for homeotropic alignment, a conventionally used “shear stress method, magnetic field alignment method, temperature gradient method, SiO oblique deposition method, photo-alignment method” or the like can be used as appropriate (for example, Takezoe, Fukuda). "Structure and physical properties of ferroelectric liquid crystal", Corona, P235).
[0049]
FIG. 3A schematically shows the “alignment state of liquid crystal molecules” in the light deflector 1 shown in FIG. The electric field due to the voltage applied by the electrodes 6a and 6b is generated in the Y direction. The direction of the electric field is switched by the power supply 7 in accordance with “the direction of deflection of the target light (which optical path of the first outgoing light or the second outgoing light is taken)”.
[0050]
The incident light to the light deflection element 1 is linearly polarized light whose polarization direction is the Z direction in FIG. 3, and the electrodes 6a and 6b that also serve as spacers have an electric field direction (Y direction) orthogonal to the polarization direction. So as to face each other. Although not shown, it is preferable to provide an electromagnetic shield so that the leakage electric field from the electrodes 6a and 6b does not adversely affect the “peripheral device of the optical deflection element 1”.
[0051]
In FIG. 3A, in the XZ cross section in the liquid crystal layer 5, the liquid crystal director 8 has either the “first alignment state” or the “second alignment state” shown in FIG. It takes the state and distributes. As shown in FIG. 3B, the liquid crystal director 8 is rotatable along a “virtual cone shape” with a tilt angle: θ.
[0052]
As shown in FIG. 3A, when the spontaneous polarization of liquid crystal molecules: Ps is positive and an electric field E is applied in the positive direction of the Y axis, the liquid crystal director 8 has a liquid crystal rotation axis substantially perpendicular to the substrate. Because it is a direction, it is in the XZ plane. The refractive index in the major axis direction of the liquid crystal molecules is “ne”, and the refractive index in the minor axis direction is “no”.
[0053]
When “incident light linearly polarized in the Y-axis direction” travels in the positive direction of the X-axis, the liquid crystal layer 5 receives “reflectance: no” as “ordinary light” and travels straight, and the optical path in FIG. Propagates a and does not receive light deflection.
[0054]
When “incident light linearly polarized in the Z-axis direction” proceeds in the positive direction of the X-axis, the refractive index in the incident direction is obtained from both the direction of the liquid crystal director 8 and the refractive indexes: no and ne, as is well known. “Refractive index: In a refractive index ellipsoid having no and ne as main axes, it is obtained from the relationship with the direction of light passing through the center of the ellipsoid”.
[0055]
The “incident light linearly polarized in the Z-axis direction” is subjected to deflection corresponding to the refractive indexes: no, ne and the direction of the liquid crystal director 8 (averaged tilt angle = tilt angle of the optical axis: θ). It shifts like the optical path b of (b) (in the case of the first alignment state).
[0056]
When the direction of the electric field is reversed to the “negative direction in the Y direction”, the liquid crystal director 8 takes a line-symmetrical arrangement (second alignment state) with the X axis as the axis of symmetry, and is linearly polarized in the Z axis direction. The light shifts like the optical path b ′. Therefore, by controlling the direction of the electric field applied to the liquid crystal layer 5 with respect to the incident light linearly polarized in the Z direction, the optical path of the emitted light is changed to the optical path b (“first emitted light” in FIG. 2) and the optical path b. It can be shifted (deflected) as'("second emission light in FIG. 2"). The shift amount at this time is 2S.
[0057]
That is, the light deflection means described with reference to FIGS. 2 and 3 includes a pair of transparent substrates 2 and 3 facing each other with a predetermined gap and a chiral smectic held between the substrates 2 and 3. An electric field is applied in a direction substantially parallel to the substrate surface with respect to the liquid crystal layer 5, the vertical alignment film 4 formed on the inner surface of at least one of the pair of substrates (substrate 2), and the liquid crystal layer 5. An optical deflection element having two or more electrodes 6a and 6b arranged so as to be able to be applied, and a voltage applying means 7 for applying a voltage between the electrodes 6a and 6b (Claim 3).
[0058]
3. When displaying a “high-definition stereoscopic image” by high-speed light deflection by the light deflecting means as in the method according to claim 1, if the “light deflection response” in the light deflecting means is slow, the displayed stereoscopic image However, since the light deflecting means according to claim 3 described with reference to FIGS. 2 and 3 has a high response speed to the light deflection, a high-definition stereoscopic image is generated. Can be displayed without flickering.
[0059]
FIG. 4 shows another example of the light deflection means.
As shown in FIG. 4 (a), this light deflection means is a liquid crystal composed of a “nematic phase” between a pair of transparent substrates 41, 42 facing in parallel at a predetermined interval by a spacer (not shown). A layer 45 and transparent electrodes 43 and 44 are provided. An alignment film (not shown) is formed on the inner surfaces of the substrates 41 and 42.
[0060]
Of the transparent electrodes 43, 44, the electrode 43 is uniformly provided on the entire inner surface of the substrate 41, and the electrode 44 has comb-like electrodes 44a, 44b as shown in FIG. 4B. In a state where the fingers are alternately crossed). The liquid crystal layer 45 is “basically nematic liquid crystal in which the liquid crystal director axis is aligned in the same direction as the polarization direction of incident light”.
[0061]
With reference to FIG. 5, the deflection operation of this optical deflection element will be described. FIG. 5A shows a state (state 1) in which a “voltage equal to or higher than a threshold value” is applied between the pair of comb-like electrodes 44 a constituting the electrode 44 and the electrode 43. At this time, the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 45 are aligned vertically to the substrates 41 and 42 by the electric field in “between electrode portions to which a voltage is applied”, and “horizontally aligned between electrode portions to which no voltage is applied. Stay in "state".
[0062]
Due to such “distribution in the alignment direction of liquid crystal molecules due to a nonuniform electric field” inside the liquid crystal layer, a refractive index distribution with respect to extraordinary light is generated. When “linearly polarized light having a plane of polarization parallel to the drawing” in FIG. 5A is incident, the effective refractive index decreases as the major axis of the liquid crystal molecules “approaches perpendicular to the substrate”. In FIG. 5C, a refractive index distribution as shown by a solid line is formed. By this refractive index distribution, incident light is deflected as shown by a solid line arrow in FIG. 5A and is transmitted through the optical deflecting element.
[0063]
Further, as shown in FIG. 5B, in a state (state 2) in which a “voltage higher than a threshold value” is applied between the comb-shaped electrode 44b and the electrode 43, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 5 is As shown in the figure, a refractive index distribution as shown by a broken line in FIG. 5C is formed in the liquid crystal layer. Due to this refractive index distribution, incident light is deflected as shown by a solid line arrow in FIG. The light deflecting element is transmitted.
[0064]
In this way, by switching the comb-shaped electrodes 44a and 44b that apply a voltage between the electrode 43 and the electrode 43, the direction of the transmitted light that passes through the light deflection element can be deflected. It is only necessary to apply a voltage between one of the comb-shaped electrodes 44a and 44b and the electrode 43, and it can be driven at a lower voltage than in the case of the light deflection means of FIG.
[0065]
The light deflection means described with reference to FIGS. 4 and 5 forms a pair of transparent substrates 41 and 42 facing each other with a predetermined gap and a nematic phase held between the substrates 41 and 42. Liquid crystal layer 45, an alignment film (not shown) formed on each surface of the pair of substrates 41 and 42, and a pair of substrates 41 and 42, each provided on at least one substrate side Is between the electrodes 43, 44a and 44b so that the intensity of the electric field changes between the optical deflection element having a pair of electrodes 43, 44a and 44b having a comb-like comb tooth structure and the adjacent comb electrodes. And a voltage applying means (not shown) for applying a voltage to the power supply (Claim 4).
[0066]
Another example of the light deflection means is shown in FIG.
This light deflecting means includes a pair of transparent substrates 61 and 62 facing each other with a predetermined gap therebetween, and a liquid crystal layer 65 composed of “chiral smectic C phase or nematic phase” held between the substrates 61 and 62. And an alignment film (not shown) formed on each surface of the pair of substrates 61 and 62 on the liquid crystal layer side, and two or more electrodes 63 and 64 arranged so that a voltage can be applied to the liquid crystal layer 65 The deflecting element and voltage applying means (not shown) for applying a voltage between the electrodes 63 and 64 are provided, and at least one of the pair of substrates 61 and 62 (the substrate 61 in this example) is on the liquid crystal layer 65 side. Has a “sawtooth-shaped portion inclined corresponding to the light deflection direction (vertical direction in the drawing)” (claim 5).
[0067]
The formed sawtooth portion is formed so as to give “desired deflection amount and deflection direction” to the deflected light. Since the alignment state of the “chiral smectic C phase or nematic phase” constituting the liquid crystal layer 65 changes according to the voltage application condition, the alignment state of the liquid crystal molecules is “two alignment states” shown in FIG. The voltage application conditions can be set so that
[0068]
FIG. 7A shows an enlarged view of the vicinity of the electrode 63 in FIG.
Since the liquid crystal layer 65 only needs to be “a liquid crystal molecule whose orientation state changes depending on the voltage application condition and the refractive index changes accordingly,” “a liquid crystal composed of a homogeneously oriented chiral smectic C phase” is also a nematic liquid crystal. Can be used in a similar configuration.
[0069]
On both sides of the liquid crystal layer 65, a pair of electrodes 63 and 64 functioning as an electric field applying means for the liquid crystal layer are formed on the entire substrate surface, and these electrodes 63 and 64 are orthogonal to a liquid crystal director that is “homogeneously oriented”. The electric field is applied in the “direction”, that is, “the spontaneous polarization direction of the liquid crystal director”.
[0070]
The “sawtooth-shaped portion” of the substrate 61 on which the electrode 63 is formed is set in an inclined state so that the normal direction thereof forms an inclination angle: ψ1 with respect to incident light.
[0071]
FIG. 7B is a diagram of “AA ′ cross section” in FIG. As shown in FIG. 7B, the “liquid crystal director” is aligned in two directions corresponding to the electric field direction by the electrodes (“first alignment state” and “second alignment state”).
[0072]
In such an optical deflection element, it is possible to efficiently deflect incident light by regulating the orientation of the liquid crystal director in two directions substantially orthogonal to each other as shown in FIG. 7B.
[0073]
That is, in FIG. 7, when the incident light is adjusted and incident so that the linear polarization direction of the incident light is in the Y-axis direction, the electrode 63 is arranged so that the liquid crystal director faces the Z-axis direction (first alignment state). , 64 to apply an electric field. In this state, when the refractive index of the liquid crystal layer 65 and the refractive indexes of the substrates 61 and 62 sandwiching the liquid crystal layer 65 are equal, the incident light behaves as ordinary light and passes through without being deflected.
[0074]
On the other hand, when the direction of application of the electric field is reversed so that the liquid crystal director faces the direction perpendicular to the direction (second alignment state), the incident light is incident when the refractive index of the liquid crystal layer 65 and the refractive indexes of the substrates 61 and 62 are different. Behaves as extraordinary light and is deflected by the difference in refractive index from the interface.
[0075]
In order to regulate the alignment of the liquid crystal in the orthogonal direction, if the rubbing process is performed in the “direction corresponding to the liquid crystal alignment” on the alignment films (not shown) formed on the surfaces of both substrates, it depends on the rubbing direction. The direction of the liquid crystal director is strongly regulated in the direction.
[0076]
As the alignment film, a normal alignment film such as polyimide used for TN liquid crystal, STN liquid crystal or the like can be used, and it is preferable to perform rubbing treatment or photo-alignment treatment.
[0077]
The light deflecting element having this configuration is capable of “rotating and moving the emitted light around the principal ray of the incident light” under the control of the liquid crystal director. Therefore, a desired deflection amount can be obtained by appropriately selecting the distance between the light deflection element and the observation unit.
[0078]
The alignment method described above can also be applied to the alignment of liquid crystals in the optical deflection element described with reference to FIGS.
[0079]
When the light traveling direction in the optical deflector as described with reference to FIGS. 6 and 7 is determined, strictly speaking, the direction of the liquid crystal director with respect to the traveling direction of the incident light, the refractive index from both no and ne. The refractive index in each direction is determined based on the ellipsoid, and the light deflection direction is determined based on the refractive index. For the sake of simplicity of explanation, if the refractive index: no and ne are switched depending on the alignment state of the liquid crystal, a snell is formed at the boundary between the sawtooth portion of the substrate 61 and the liquid crystal layer 65 and at the boundary portion between the liquid crystal layer 65 and the substrate 62. The deflection angle, that is, the deflection direction can be known by applying the law.
[0080]
When the period of the sawtooth shape formed on the substrate 61 does not correspond to the period of image separation in the left and right image separation means (in the example of FIG. 1, the pitch of the light transmission parts in the left and right image separation means 12), In some cases, light from pixels visually recognized by the left and right eyes passes through a “sawtooth-shaped stepped portion”. If the formed saw-tooth apex is sharp, the effect of the stepped portion is small, but it is difficult to form the serrated apex sharply, and the apex portion generally has a curvature.
[0081]
Therefore, there is a possibility that the sawtooth-shaped stepped portion diffuses light and degrades the pixel image passing through the stepped portion. In order to avoid such a problem, as described in claim 6, “the period of the sawtooth portion corresponds to the period of image separation in the left and right image separation means” may be used.
[0082]
Still another example of the light deflecting means will be described with reference to FIG.
In this example, the light deflecting element of the light deflecting means includes a pair of transparent substrates 81 and 82 facing each other with a predetermined gap therebetween by a spacer (not shown) as shown in a side view of FIG. A liquid crystal layer 85 composed of a nematic phase sandwiched between them, an alignment film (not shown) formed on each inner surface of a pair of substrates 81 and 82, and two or more electrodes arranged so that a voltage can be applied to the liquid crystal layer 85 83 and 84, and the electrode 84 is formed in a strip shape on at least one of the substrates 82 so that a refractive index distribution having a gradient is formed in the liquid crystal layer 85 by applying a voltage. As shown in FIG. 8B, adjacent strips 84i and 84i + 1 constituting the electrode 84 are connected by a resistor 86 having a high electrical resistance.
[0083]
The liquid crystal layer 85 is made of “nematic phase”. The electrode 83 is formed on the entire surface of the substrate 81 on the liquid crystal layer side. The liquid crystal layer 85 is “nematically aligned nematic liquid crystal in which the liquid crystal director axis is aligned in the same direction as the polarization direction of incident light”. The liquid crystal can be aligned in the same manner as in the case of the light deflector described above with reference to FIGS.
[0084]
When different voltages are applied between the terminals T1 and T2 shown in FIG. 8B, the strip connected to the terminal T1 is directed from the strip connected to the terminal T2 due to the voltage drop caused by the resistor 86 having a high electrical resistance. The potential of each strip changes linearly. At this time, for example, if the electrode 83 is set to the ground potential, the intensity of the electric field applied to the liquid crystal layer 5 changes linearly according to the potential gradient, and accordingly, the refractive index of the liquid crystal layer 85 is It changes as shown in FIG. 8C according to the strip potential. The liquid crystal portion whose refractive index has changed in this way can be optically regarded as “approximately the same as a prism”, and can deflect light.
[0085]
As described above, when the light deflection function is realized by the gradient refractive index distribution, it is not necessary to process the sawtooth shape on the substrate as in the light deflection means of FIG. A deflection element can be produced.
[0086]
That is, the light deflector described with reference to FIG. 8 includes a pair of transparent substrates 81 and 82 facing each other with a predetermined gap therebetween, and a liquid crystal layer 85 made of a nematic phase sandwiched between these substrates. An optical deflection element having an alignment film (not shown) formed on each inner surface of a pair of substrates 81 and 82, and two or more electrodes 83 and 84 arranged to be able to apply a voltage to the liquid crystal layer 85; A voltage applying means (not shown) for applying a voltage between the electrodes 83 and 84, and at least one of the substrates so that the electrode 84 forms a gradient refractive index distribution in the liquid crystal layer by the voltage application. 84 is formed in a strip shape, and the strips are connected by a resistor 86 having a high electrical resistance (Claim 7).
[0087]
In FIG. 1, as the left and right image separating means 12, “a narrow strip-shaped light transmitting portion and a light shielding portion are arranged in the left and right direction as the width direction, and the left eye image is shielded from the right eye, Although an example of a configuration in which the image for the right eye is shielded from the left eye is exemplified, the left and right image separating means can also be configured to have an array of lenticular lenses arranged in the left and right direction. .
[0088]
FIG. 9 shows an example of the configuration of a stereoscopic image display device using such a left and right image separating means 12A, following FIG. 1 (a).
[0089]
The lenticular lens is “a minute lens having a cylindrical lens surface”, and the left and right image separating means 12A shown in FIG. 9 sets the direction orthogonal to the drawing as the generatrix direction (the direction without power) of the lens surface. A lenticular lens having a width equal to a pair of widths of the right-eye pixel and the left-eye pixel (image separation period) is arrayed in the left-right direction.
[0090]
The light from the two pixels corresponding to the same lenticular lens is separated from the left and right eyes EL and ER by the principal ray tilting in reverse with respect to the optical axis of the lenticular lens.
[0091]
The left and right image separating means 12 in the example of FIG. 1 is a “slit-shaped barrier having an opening and a light shielding part”, and the light shielding efficiency is lowered because the light shielding part is provided between the observer and the image display means 10. However, the left and right image separating means using the lenticular lens array shown in FIG. 9 can display a high-definition image without reducing the light utilization efficiency.
[0092]
The pitch of the lenticular lens array may be “as long as the image of the left and right pixels can be visually recognized by the left and right eyes EL and ER, and can be widened by having two or more (multi-view) pixel columns of the image display means. A stereoscopic image can be observed within a range.
[0093]
FIG. 10 shows the relationship between the “light deflection drive signal” applied to the light deflection means and the “left / right image inversion signal” in each pixel of the image display means.
[0094]
As described above, the right-eye image and the left-eye image displayed on the image display means are divided into right-eye pixels and left-eye pixels, respectively. These right-eye pixels and left-eye pixels are alternately displayed in the left-right direction. In addition, the right-eye image and the left-eye image are oscillatingly switched left and right one pixel at a time. This switching is performed by “image shift means”.
[0095]
When viewed in the image display means, this means that each display pixel of the image display means (a pixel displaying one of the right-eye pixel and the left-eye pixel) is displayed by alternately switching the left-eye pixel and the right-eye pixel. It means to do. Therefore, in accordance with “deflection switching” in the optical deflection driving signal shown in the upper part of FIG. 10, left and right image inversion signals for switching the pixel to be displayed to the right eye pixel R and the left eye pixel L are displayed on each display pixel of the image display means. By applying this, the above-mentioned “right-eye image / left-eye image can be switched to the left and right by one pixel at a time”.
[0096]
Conventionally, one frame of a display image has been displayed without light deflection. However, when “one frame is displayed by image shift synchronized with light deflection” as in the present invention, for example, as shown in FIG. In the state, the right-eye image and the left-eye image are displayed as ½ frame.
[0097]
Therefore, if one frame of each of the left-eye image and the right-eye image is divided into two, for example, the half frame is displayed in the state of FIG. 1A and the remaining half frame is displayed in the state of FIG. A high-definition stereoscopic image can be displayed by combining one image for the right eye and one for the left eye into one frame.
[0098]
At this time, if the frame frequency of one frame of the left / right eye image for displaying the stereoscopic image is 60 Hz, the frame frequency of the display image in the image shift may be 30 Hz.
[0099]
The image display means in the stereoscopic image display apparatus of the present invention can be a projection type image display method or a direct view type image display method.
In the generally known projection type image display method, the polarization direction of the emitted light may be different for each color of RGB, and the case of using the light deflecting means for deflecting using the polarization direction of the light described above If the polarization direction of the light beam incident on the light deflection element is different, the light deflection angle varies depending on the polarization direction, and there is a possibility that the display image has uneven color.
[0100]
For this reason, in the case of such a projection type image display system, it is necessary to make the polarization direction of the emitted light for each RGB color the same. Such a problem can be easily avoided by making “the polarization direction of the emitted light face a fixed direction” as in the field sequential method of displaying RGB in a time division manner, for example.
[0101]
In the direct-view image display system, the polarization direction of the light emitted from the “direct-view liquid crystal panel” is always in a fixed direction, so it is preferable to use the direct-view liquid crystal panel as the image display means. is there.
[0102]
【Example】
Based on the embodiment shown in FIG. 1, the stereoscopic image display apparatus is configured as follows.
[0103]
Basic configuration
A “general liquid crystal panel” is used as the image display means 10, and the image signals of the left eye image and the right eye image are input to display the image. The pixel pitch (the interval between the right-eye pixel and the left-eye pixel adjacent to each other) is about 0.1 mm.
[0104]
The left and right image separating means 12 includes a narrow strip-shaped light transmitting portion and a light shielding portion (the direction perpendicular to the drawing is the longitudinal direction) arranged in the left and right direction, and shields the image for the left eye from the right eye. A “slit-shaped barrier” that shields the image for the right eye from the left eye and having an opening interval of about 0.2 mm was used.
[0105]
When the distance between the liquid crystal panel as the image display means 10 and the slit-like barrier as the left and right image separation means 12 was 1.6 mm, and the display image was observed from a position about 1 m away, a stereoscopic image could be observed.
[0106]
Example 1
The following is added as the light deflection means 14 to the “basic configuration”.
The surface of the glass substrate is treated with a silane coupling agent (Toray Dow Corning AY43-021 made of silicone) to form a vertical alignment film, and two aluminum electrode sheets with a thickness of 40 μm are used as spacers and the vertical alignment film The two glass substrates were opposed to each other with the side facing up. The two aluminum electrode sheets were parallel to each other.
[0107]
With each substrate heated to about 90 degrees, a ferroelectric liquid crystal (Chisso CS1029) is injected between the two substrates by the capillary method, cooled, and sealed with an adhesive, and the structure as shown in FIG. The optical deflection element was used.
[0108]
A “line / space mask pattern” having a width of 24.5 μm was arranged on the incident surface side of the light deflection element, and illuminated with linearly polarized light collimated from the mask pattern side. The direction of linearly polarized light was set to be the same as the longitudinal direction of the aluminum electrode sheet (vertical direction in FIG. 2B). In the state where the temperature of the light deflection element was 25 ° C., the light transmitted through the mask pattern was observed with a microscope through the aluminum electrode sheet of the light deflection element.
[0109]
When a “rectangular voltage up to about ± 200 V” was applied between the electrodes using a pulse generator and a high-speed power amplifier, the mask pattern was observed to be shifted in parallel. Since the mask pattern, the light deflection element, and the microscope are mechanically stationary, it has been confirmed that the light deflection function is performed electrically.
[0110]
The light deflection element formed as described above is added to the above basic configuration as the light deflection element of the light deflection means 14, and as described above, the left-eye image and the right-eye image displayed on the liquid crystal panel are one pixel. When the display image is observed by synchronously driving the optical deflecting element while being shifted in the left-right direction, it is “higher-definition” than the stereoscopic image observed with the basic configuration (without using the light deflecting means). We were able to observe “stereoscopic images”.
[0111]
Example 2
The following is added as the light deflecting means 14 to the basic configuration.
Two transparent glass substrates were used, and “an ITO electrode having a comb-like comb tooth structure” as shown in FIG. 4B was formed on one substrate. The comb-teeth structure pattern had a width of 50 μm and a pitch of 100 μm. An ITO electrode was formed on the entire surface of one side of the other substrate. A polyimide-based alignment material (AL3046-R31, manufactured by JSR) was spin-coated on the ITO electrode side of these glass substrates to form an alignment film having a thickness of about 800 mm.
[0112]
After annealing the glass substrate, a rubbing process is performed in a direction perpendicular to the strip-shaped ITO electrode, and a PET Mylar with a thickness of 10 μm is sandwiched as a spacer between the two glass substrates, with the electrode surfaces facing each other. The substrates are bonded together and pressurized, and then sealed with a UV curable adhesive to produce an empty cell, and nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy in the empty cell (ZLI-2471, manufactured by Merck & Co., Inc.) Was injected by a capillary method to produce a light deflection element as shown in FIG. Since the direction of rubbing treatment of each substrate in the optical deflection element is the same, the liquid crystal molecules are in a state of “homogeneous alignment” in parallel with the substrate and all in the same direction.
[0113]
A voltage of ± 15 V was applied to the optical deflection element thus manufactured using a function generator. The input waveform was a rectangular wave, and the voltage value was confirmed with a tester. Light beam diameter: White laser light having a diameter of about 1 mm was incident on the light deflection element and passed through a wavelength selection filter (588 nm) to set the wavelength of the incident light. A polarizing plate was installed between the optical deflection element and the laser device, the direction of linearly polarized light was set to the comb-toothed line direction, and the light was incident on the comb-tooth array position.
[0114]
When the light deflecting element was operated in this way and the transmitted light was observed with a CCD camera installed at a distance of 1 m from the light deflecting element, it was confirmed that the transmitted light was deflected by the voltage.
[0115]
The light deflection element formed as described above is added to the basic configuration as the light deflection element of the light deflection means 14, and as described above, the left-eye image and the right-eye image displayed on the liquid crystal panel are left and right by one pixel. When the display image was observed by synchronously driving the light deflection element while vibrating in the direction, a “higher-definition stereoscopic image” could be observed than the stereoscopic image observed with the basic configuration.
[0116]
Example 3
The following is added as the light deflecting means 14 to the basic configuration.
The quartz glass substrate was dry etched to form a sawtooth shape with an inclination angle of about 0.5 degrees and a pitch of 500 μm, and then ITO was sputtered to a thickness of 2000 mm on the sawtooth surface to form a transparent electrode. Next, polyimide alignment agent: AL3046 is applied to a thickness of about 800 mm, and the rubbing is performed so that the stable direction in the homogeneous direction is “the direction perpendicular to the inclination direction of the sawtooth-shaped inclined region (sawtooth engraving direction)”. The orientation treatment was performed by the method.
[0117]
Using a glass substrate with an ITO electrode having a smooth surface as a counter substrate, the substrate was bonded to the quartz glass substrate using “adhesive mixed with beads” so that the portion with a small liquid crystal layer thickness was 1.5 μm. With both substrates heated to 90 degrees, a ferroelectric liquid crystal (Clariant R5002) is injected between the substrates by a capillary method so that the “injection direction follows a sawtooth shape”, and “20 V / μm from 70 ° C. to 55 ° C. After being cooled in a state where a direct current voltage was applied, it was sealed, and an optical deflection element as shown in FIG. 6 was produced.
[0118]
A voltage of ± 10 V was applied to this light deflection element using a function generator. The input waveform was a rectangular wave, and the voltage value was confirmed with a tester. A white laser beam having a light beam diameter of about 1 mm was incident on the optical deflecting element, and the wavelength of the incident light was set by passing through a wavelength selection filter (588 nm). In this state, a polarizing plate was installed between the light deflection element and the laser device, the direction of linearly polarized light was set to the sawtooth direction, and the light was incident on the sawtooth array position.
[0119]
While operating in this way, when the transmitted light was observed with a CCD camera installed at a distance of 1 m from the light deflection element, the deflection of the transmitted light due to the voltage could be confirmed.
[0120]
The light deflection element formed as described above is added to the basic configuration as the light deflection element of the light deflection means 14, and as described above, the left-eye image and the right-eye image displayed on the liquid crystal panel in the horizontal direction by one pixel. When the display image was observed by driving the light deflection element synchronously while shifting the vibration to the same, a “higher-definition stereoscopic image” than the stereoscopic image observed with the basic configuration could be observed. In addition, the optical deflection element could be driven at a lower voltage than in Examples 1 and 2.
[0121]
Example 4
An optical deflection element having the same structure as that of Example 2 was fabricated with the pitch of the interdigital comb structure being 100 μm and added to the basic configuration as an optical deflection element of the optical deflection means. It was installed so that the pitch of the comb-tooth structure corresponded to the pitch of the light transmission parts of the left and right image separating means. While the left-eye image and right-eye image displayed on the liquid crystal panel are shifted by one pixel in the left-right direction while the light deflection element is driven synchronously, the display image is observed. A “higher-definition stereoscopic image” than the image can be observed, and the contrast of the stereoscopic image was improved as compared with the case of Example 2.
[0122]
Example 5
The following is added as the light deflecting means 14 to the basic configuration.
An array of strip-like ITO electrodes as shown in FIG. 8B was formed on one of the two transparent glass substrates. The strip-shaped pattern had a width of 47 μm and a pitch of 50 μm, the electrodes were connected by high resistance wiring, and an ITO electrode was formed on the entire surface of the other substrate.
[0123]
A polyimide alignment material (AL3046-R31, manufactured by JSR) is spin-coated on the ITO electrode side of each glass substrate to form an alignment film having a thickness of about 800 mm, and after annealing, a strip-like ITO electrode is formed. On the other hand, rubbing treatment was performed at right angles.
[0124]
With the electrode surfaces facing each other, a glass cell with a thickness of 20 μm is sandwiched between two glass substrates as a spacer, and both substrates are bonded together. After pressurization, the cells are sealed with a UV curable adhesive to produce an empty cell. Then, nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy (ZLI-2471 manufactured by Merck & Co., Inc.) was injected into the empty cell by a capillary method to produce an optical deflection element as shown in FIG.
[0125]
Since the direction of rubbing treatment of each substrate in the optical deflection element is the same, the liquid crystal molecules are in a state of “homogeneous alignment” in parallel with the substrate and all in the same direction.
[0126]
A voltage of ± 15 V was applied to the produced optical deflection element using a function generator. The input waveform was a rectangular wave, and the voltage value was confirmed with a tester. A white laser beam having a light beam diameter of about 1 mm was incident on the optical deflecting element, and the wavelength of the incident light was set by passing through a wavelength selection filter (588 nm). Furthermore, a polarizing plate was installed between the optical deflection element and the laser device, and the direction of linearly polarized light was set to the longitudinal direction of the strip electrode.
[0127]
By operating this light deflection element, the transmitted light was observed with a CCD camera installed at a distance of 1 m from the light deflection element, and the deflection of the transmitted light due to the voltage could be confirmed.
[0128]
The light deflection element formed as described above is added to the basic configuration as the light deflection element of the light deflection means 14, and as described above, the left-eye image and the right-eye image displayed on the liquid crystal panel in the horizontal direction by one pixel. When the display image was observed by driving the light deflection element synchronously while shifting the vibration to the same, a “higher-definition stereoscopic image” than the stereoscopic image observed with the basic configuration could be observed. In addition, the optical deflection element could be driven at a lower voltage than in Examples 1 and 2.
[0129]
In the production of the optical deflection element, the optical deflection element used in Example 3 was subjected to photolithography and dry etching to form a sawtooth shape on the substrate, but the optical deflection element used in Example 5 was a smooth substrate. It can be manufactured and can be manufactured easily with fewer manufacturing steps than the optical deflection element used in Example 3.
[0130]
Example 6
In the basic configuration, a left and right image separating unit using a lenticular lens array is used, and the configuration shown in FIG. 9 (so-called basic configuration 2) is configured. A lenticular lens array having a lens pitch of about 0.2 mm was used, and the distance between the liquid crystal panel (image display means) and the lenticular lens array was set 1.6 mm apart.
[0131]
In the basic configuration 2 as described above, when the light deflection element used in the first embodiment is used for the light deflecting unit 14 and a stereoscopic image is displayed and observed in the same manner as in the first embodiment, the result is “emergency compared to the first embodiment. A bright three-dimensional image ”was observed.
[0132]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel stereoscopic image display method and apparatus can be realized. According to the stereoscopic image display method / device of the present invention, it is possible to display a stereoscopic image with a good horizontal resolution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a stereoscopic image display apparatus.
FIG. 2 is a diagram for explaining one embodiment of an optical deflection element used for optical deflection means.
3 is a diagram for explaining light deflection by the light deflection element of FIG. 2; FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the optical deflection element used for the optical deflection means.
5 is a diagram for explaining light deflection by the light deflection element of FIG. 4; FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining another embodiment of the optical deflection element used for the optical deflection means.
7 is a view for explaining light deflection by the light deflection element of FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining another embodiment of the optical deflection element used for the optical deflection means.
FIG. 9 is a diagram for explaining one embodiment of a stereoscopic image display device.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an “optical deflection drive signal” applied to the optical deflection unit and a “left / right image inversion signal” in each pixel of the image display unit.
[Explanation of symbols]
ER right eye
EL left eye
10 Image display means
12 Left and right image separation means
14 Light deflection means

Claims

The left-eye image divided into left-eye pixels each having a narrow strip shape, and the right-eye image divided into right-eye pixels each having a narrow strip shape, the left-eye pixel and right-eye pixel having a width The left and right image separation means disposed on the front side of the image display means displays the left eye image only to the left eye and the right eye image. In a stereoscopic image display method for visually recognizing a stereoscopic image by visually recognizing only the right eye,
The image displayed on the image display means is shifted by one pixel in the left-right direction in a vibrational manner,
A stereoscopic image characterized in that a stereoscopic image to be viewed is made high-definition by deflecting light that has passed through the left-right image separating means in the left-right direction in synchronization with the vibrational shift of the image by the light deflecting means. Display method.

An apparatus for performing the stereoscopic image display method according to claim 1,
The left-eye image divided into left-eye pixels each having a narrow strip shape, and the right-eye image divided into right-eye pixels each having a narrow strip shape, the left-eye pixel and the right-eye pixel having a width Image display means for displaying the images alternately arranged in the left-right direction,
Left and right image separating means arranged on the near side of the image display means, causing only the right eye pixel to be visually recognized with respect to the observer's right eye, and allowing only the left eye pixel to be visually recognized with respect to the left eye;
Image shift means for oscillatingly shifting an image displayed on the image display means by one pixel;
3. A stereoscopic image display apparatus comprising: a light deflecting unit that deflects light that has passed through the left and right image separating unit in a horizontal direction in synchronization with a shift of an image by the image shifting unit.

The stereoscopic image display device according to claim 2,
The light deflecting means includes a pair of transparent substrates facing each other with a predetermined gap, a liquid crystal layer forming a chiral smectic C phase held between the substrates, and an inner side of at least one of the pair of substrates. An optical deflection element having a vertical alignment film formed on the surface, and two or more electrodes arranged so that an electric field can be applied in a direction substantially parallel to the substrate surface with respect to the liquid crystal layer, and a voltage between the electrodes. A three-dimensional image display device comprising voltage applying means for applying.

The stereoscopic image display device according to claim 2,
The light deflection means is formed on a pair of transparent substrates facing each other with a predetermined gap, a liquid crystal layer forming a nematic phase held between the substrates, and the liquid crystal layer side of the pair of substrates. An optical deflection element provided on each of the pair of substrates, and at least one substrate side having a pair of electrodes having a comb-like comb-teeth structure, and between adjacent comb-teeth electrodes A stereoscopic image display device comprising: a voltage applying unit that applies a voltage between the electrodes so that the strength of an electric field changes.

The stereoscopic image display device according to claim 2,
A pair of transparent substrates facing each other with a predetermined gap; a liquid crystal layer comprising a chiral smectic C phase or a nematic phase held between the substrates; and a liquid crystal layer of the pair of substrates An optical deflection element having an alignment film formed on the side, and two or more electrodes arranged to be able to apply a voltage to the liquid crystal layer, and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes,
A stereoscopic image display device, wherein at least one of the pair of substrates has a sawtooth-shaped portion whose surface on the liquid crystal layer side is inclined corresponding to the light deflection direction.

The stereoscopic image display device according to claim 5,
A three-dimensional image display device characterized in that the period of the sawtooth shape portion corresponds to the period of image separation in the left and right image separation means.

The stereoscopic image display device according to claim 2,
The light deflection means is formed on a pair of transparent substrates facing each other with a predetermined gap, a liquid crystal layer made of a nematic phase sandwiched between the substrates, and the liquid crystal layer side of the pair of substrates. An optical deflection element having an alignment film and two or more electrodes arranged to be able to apply a voltage to the liquid crystal layer, and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes,
The electrodes are formed in a strip shape on at least one substrate so that a gradient refractive index distribution is formed in the liquid crystal layer by applying a voltage, and the strips are connected by a resistor having a high electrical resistance. A stereoscopic image display device characterized by comprising:

The stereoscopic image display apparatus according to any one of claims 2 to 7,
A three-dimensional image display device, wherein the left and right image separating means comprises a lenticular lens arrayed in the left and right direction.

The stereoscopic image display device according to any one of claims 2 to 8,
A stereoscopic image display device, wherein one frame of each of a left-eye image and a right-eye image is divided into two, and each of the divided images is shifted by one pixel and displayed.

The stereoscopic image display device according to any one of claims 2 to 9,
A stereoscopic image display device, wherein the image display means is a direct-viewing type liquid crystal panel.